KR101283800B1 - 전압방식 배터리 잔량 측정 장치 및 방법과 그를 포함하는휴대용 전자기기 - Google Patents

전압방식 배터리 잔량 측정 장치 및 방법과 그를 포함하는휴대용 전자기기 Download PDF

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Abstract

배터리의 전압으로부터 배터리의 잔류 전하량을 정확하게 측정하기에 적합한 전압방식 배터리 잔량 측정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 전압방식 배터리 잔량 측정 장치 및 방법에서는, 배터리의 방전 전압 중 임계 전압 이상의 전압성분의 변동폭이 변동폭 증폭기에 의해 증폭된다. 이때, 임계전압의 크기는 CPU의 부하량에 따라 적절히 조절된다. 변동폭이 증폭된 배터리의 방전전압은 표시부에 의하여 배터리의 잔류 전하량으로서 표시되게 된다. 이와 같이 수행되는 본 발명에 의하면, 배터리로부터의 방전전압의 변동 폭이 증폭됨으로써, 배터리팩의 잔류 전하량이 정확하게 측정되게 된다.
Figure R1020060075850
배터리, 방전전압, ADC, 임계전압, 변동폭

Description

전압방식 배터리 잔량 측정 장치 및 방법과 그를 포함하는 휴대용 전자기기 {Apparatus and Method of Measuring Charges in a Battery on the basis of the Voltage and Portable Electric Instrument with the Same}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면에 대한 보다 충분한 이해를 돕기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1 은 종래의 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기의 블럭도이다.

도 2 는 배터리 팩의 방전 시의 전압 변동을 나타내는 방전 전압 특성도이다.

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이다.

도 4 는 배터리팩으로부터의 방전전압의 변동특성과 변동 폭 증폭기의 출력신호의 변동특성을 설명하는 전압특성도이다.

도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이다.

도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이다.

도 7 은 도 6에서의 변동 폭 증폭기의 일 실시 예를 상세하게 도시하는 상세 회로도이다.

도 8 은 도 6에서의 변동 폭 증폭기의 다른 실시 예를 상세하게 도시하는 상세 회로도이다.

도 9 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이다.

도 10 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 12 는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 13a 및 도 13b 은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 14a 및 도 14b 는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 배터리 팩 110 : 전압 레벨 변환부

120 : ADC 130 : 중앙처리장치(CPU)

140 : 표시소자 150 : 주변회로부

160 : 변동 폭 증폭기 162 : 연산 증폭기

170 : 가변 변동폭 증폭기 171 : 제1군의 레벨 쉬프터

171' : 제1스위치 172 : 제2군의 레벨 쉬프터

172' : 제2스위치 180 : 저장부

Q1,Q2 : 트랜지스터 R1~R7 : 저항

본 발명은 배터리에 남아 있는 전하량을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 배터리로부터의 전압으로부터 잔류 전하량을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이에 더하여, 본 발명은 전압방식 배터리 잔량 측정기능을 가지는 휴대용 전자기기에 관한 것이다.

통상적으로, 배터리는 이동 중에 이용될 수 있는 전자기기, 예를 들면 휴대 전화기, PDA(Portable Digital Assistant), 노트북 컴퓨터(Notebook Computer), 휴대용 게임기, 디지털 카메라, MP3 플레이어, 휴대용 멀티미디어 재생기(PMP: Portable Multimedea Player) 등의 각종 휴대용 전자기기에 필요한 전력을 공급하는 전원으로 사용된다. 이러한 배터리는 한정된 용량의 전하들을 축적하기 때문에 시간적으로 제한된 기간 동안에만 휴대용 전자기기에 전력을 공급할 수밖에 없다. 이로 인하여, 휴대용 전자기기의 사용자는 배터리의 방전 완료로 인하여 작업 중인 중요한 정보를 소실하거나 원하는 시점에서 중요한 작업을 수행할 수 없게 된다. 이 외에도, 충전식 배터리의 경우에는, 전하의 과도한 충전 및 과도한 방전으로 인하여 충전식 배터리가 손상되거나 또는 충전식 배터리의 수명이 줄어들어 휴대용 전자기기의 사용자에게 비용부담이 가중되기도 한다. 이와 같은 배터리로 인한 폐해를 방지하기 위하여, 배터리의 잔류 전하량을 사용자에게 지시할 수 있는 배터리 잔량 측정 기술이 필요하게 되었다.

배터리 잔량을 측정하는 기술에는, 배터리 게이지 집적회로(Integrated Cirucit; 이하 "IC"라 함) 칩을 이용하는 방법과 단지 배터리의 전압에 근거하는 방법이 있다. 배터리 게이지 IC 칩을 이용하는 방법은 배터리 내부의 화학적 특성의 변화, 부피, 전류 및 전압 등의 제반조건을 감안하여 배터리의 잔류 전하량을 측정한다. 이 배터리 게이지 IC 칩을 이용하는 방법에서는, 잔류 전하량 측정의 정확도 및 신뢰성이 보장되기는 하나, 측정 및 표시와 같은 단순한 기능을 위하여 고가의 게이지 IC 칩이 사용되어야만 한다. 다시 말하여, 게이지 IC 칩을 이용하는 방법은 지나친 비용이 소모되게 한다. 이와는 달리, 배터리로부터의 전압에 근거하여 잔류 전하량을 측정하는 방법은 측정 방식의 구조적 특징과 배터리의 방전 시의 전압특성으로 인하여 잔량 측정의 정확도 및 신뢰도는 보장할 수는 없지만 휴대용 전자기기의 제조자의 비용부담을 최소화할 수 있다.

실제로, 전압에 근거한 종래의 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 도시하는 도 1의 블럭도를 참조하면, 배터리 팩(10)에 직렬 접속된 저항분압기(R1,R2), 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter, 이하 "ADC"라 함)(20), 중앙처리장치(Central Processing Unit, 이하 "CPU"라 함)(30) 및 표시 기(40)가 개시되어 있다. 도 1에는 본 발명과 직접적으로 관련이 없어 본 발명의 요지를 흐리게 할 우려가 있거나 혼동을 줄수 있는 구성요소들은 도시되지 않았으나, 당업자라면 누구나 도 1에 도시된 회로를 통하여 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제를 충분히 이해할 수 있을 것이다.

도 1의 배터리 잔량 측정장치를 가지는 휴대용 전자기기에서는, 단순히 저항분압기(R1,R2)로부터의 분압된 배터리의 방전 전압이 ADC(20) 및 CPU(30)을 경유하여 표시기(40) 상에 배터리(10)의 잔량으로서 표시되게 된다. 배터리의 방전 전압은, 도 2에서와 같이, 4.2 V 에서부터 3.0 V까지 사이에서 미세하게 낮아진다. 나아가, 배터리의 방전 전압은 방전 초기 및 방전 종기에서 큰 폭으로 낮아지는 반면, 방전 기간의 대부분을 차지하는 방전 중기에서는 낮아지는 폭이 더 작은 특성을 보이고 있다.

이로 인하여, 종래의 전압방식 배터리 잔량 측정장치에서는 방전 중기에서의 방전 전압의 변동이 정확하게 검출되기 곤란하다. 이에 더하여, 배터리의 잔량도 정확하게 표시될 수 없다. 이러한 문제점은 방전 전압이 3.7~3.8V의 범위에서 변하는 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리의 잔량을 측정하는 장치에서는 더욱 심각하게 나타난다.

아울러, 도 1에서의 CPU(30)은 ADC(20)으로부터의 방전전압 데이터 상의 오류로 인하여 주변회로부(50)의 동작모드를 잘못 결정할 수 있다. 예를 들면, CPU(30)는 배터리의 잔류 전하량이 충분한데도 불구하고 주변회로부(50)의 동작모드를 슬립모드(Sleep Mode) 또는 디-입 슬립모드(Deep Sleep Mode)로 지정하여 사 용자의 사용을 불필요하게 제한하거나, 또는 배터리(10)의 방전 종기를 감지하지 못하여 사용자의 중요한 정보가 소실되게 하기도 한다.

다시 말하여, 휴대용 전자기기에서는, 방전전압 데이터 상의 오류로 인하여 배터리의 잔량이 충분한데도 불구하고 사용자의 사용이 불필요하게 제한되거나 또는 배터리의 방전 종기를 감지하지 못함으로 인하여 사용자의 중요한 정보가 소실되기도 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 배터리의 전압으로부터 배터리의 잔류 전하량을 정확하게 측정하기에 적합한 배터리의 잔량 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 사용자의 사용이 불필요하게 제한되는 것을 방지하기에 적합한 전압방식 배터리 잔량 측정기능을 가지는 휴대용 전자기기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자의 중요한 정보의 소실을 방지하기에 적합한 전압방식 배터리 잔량 측정기능을 가지는 휴대용 전자기기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 애플리케이숀의 부하량에 따라 입력전압을 변환시켜 출력하는 전압레벨 변환부와; 상기 전압레벨 변환부에 의하여 변환된 방전전압을 배터리의 잔류 전하량으로 표시하는 표시부를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 전압레벨 변환부는, 입력전압을 각각 다른 비율로 변환시키는 다 수개의 모드 레벨 쉬프터를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 표시부는, 표시소자와; 상기 전압레벨 변환부로부터 변환된 방전 전압을 디지털 데이터의 형태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와; 중앙처리장치에 구비되어 상기 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 애플리케이숀 관리모듈; 그리고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터의 디지털 방전전압 데이터를 상기 표시소자에 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 구동기를 포함한다.

그리고 입력전압 중 임계전압 이상의 전압변동폭을 증폭하는 변동폭 증폭기를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명은 배터리의 방전 전압 중 임계 전압 이상의 전압 변동폭을 증폭하는 변동 폭 증폭기; 및 상기 변동 폭 증폭기에 의하여 증폭된 방전 전압을 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 표시부를 포함하고; 상기 변동 폭 증폭기는, 서로 다른 전압레벨을 가지는 임계전압을 각각 발생하는 적어도 2 이상의 기준전압원과; 배터리의 종류 및 애플리케이숀의 부하량에 따라 상기 2 이상의 기준전압원 중 어느 하나로부터의 임계전압을 선택하는 선택수단; 그리고 상기 선택수단으로부터의 임계전압보다 높은 상기 배터리의 방전전압성분의 변동폭을 증폭하는 연산증폭기를 포함하여 구성될 수도 있다.

또는 본 발명은 배터리의 방전 전압 중 임계 전압 이상의 전압 변동폭을 증폭하는 변동 폭 증폭기; 및 상기 변동 폭 증폭기에 의하여 증폭된 방전 전압을 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 표시부를 포함하고; 상기 변동 폭 증폭기는, 서로 다른 전압레벨을 가지는 임계전압을 각각 발생하는 적어도 2 이상의 기준전압 원과; 배터리의 종류 및 애플리케이숀의 부하량에 따라 상기 2 이상의 기준전압원 중 어느 하나로부터의 임계전압을 선택하는 선택수단; 그리고 상기 선택수단으로부터의 임계전압보다 높은 상기 배터리의 방전전압성분의 변동폭을 증폭하는 트랜지스터 커플링 회로를 포함하여 구성될 수도 있다.

이때, 상기 기준전압원의 기준전압은, 배터리의 종류에 따라 입력전압을 변환하는 다수개의 배터리 레벨 쉬프터와; 애플리케이숀의 부하량에 따라 입력전압을 변환하는 다수개의 모드 레벨 쉬프터에 의해 결정될 수도 있다.

그리고 상기 선택수단은, 배터리 종류에 따라 상기 다수개의 배터리 레벨 쉬프터 중 하나와 연결되는 제 1 스위치와; 애플리케이숀의 부하량에 따라 다수개의 모드 레벨 쉬프터 중 하나와 연결되는 제 2 스위치를 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 상기 표시부는, 표시소자와; 상기 변동 폭 증폭기로부터의 변동폭-증폭된 방전 전압을 디지털 데이터의 형태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와; 중앙처리장치에 구비되어 상기 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 애플리케이숀 관리모듈; 그리고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터의 디지털 방전전압 데이터를 상기 표시소자에 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 구동기를 포함하여 구성될 수도 있다.

한편 본 발명은 배터리의 방전 전압 중 임계 전압 이상의 전압 변동폭을 증폭하는 변동 폭 증폭기; 및 상기 변동 폭 증폭기에 의하여 증폭된 방전 전압을 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 표시부를 포함하고; 상기 표시부는, 표시소자와; 상기 변동 폭 증폭기로부터의 변동폭-증폭된 방전 전압을 디지털 데이터의 형 태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와; 중앙처리장치에 구비되어 상기 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 애플리케이숀 관리모듈과; 애플리케이숀의 부하량에 대응하여, 측정된 배터리 전압과 실제 배터리 잔량에 대한 데이터가 저장되는 저장부; 그리고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터의 디지털 방전전압 데이터를 상기 표시소자에 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 구동기를 포함하여 구성될 수도 있다.

이때, 상기 저장부에는, 상기 애플리케이숀의 부하량에 따라, 상기 애플리케이숀의 상태정보가 더 저장될 수도 있다.

한편, 본 발명은 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 단계와; 상기 검출된 애플리케이숀의 부하량에 따라 입력된 배터리의 방전전압을 변환하는 단계와; 변한된 배터리의 방전전압을 임계전압과 비교하는 단계와; 상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 낮은 경우, 배터리의 잔량을 "0"으로 설정하는 단계; 그리고 상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 높은 경우, 상기 방전전압을 배터리의 잔량으로 설정하는 단계를 포함하는 단계를 포함하여 구성될 수도 있다.

또는, 본 발명은 배터리의 방전전압을 입력하는 단계와; 상기 배터리의 방전전압을 임계전압과 비교하는 단계와; 상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 낮은 경우, 배터리의 잔량을 "0"으로 설정하는 단계와; 상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 높은 경우, 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 단계와; 상기 애플리케이숀의 부하량 및 배터리의 종류에 따라 임계전압을 설정하는 단계와; 상기 설정된 임계전압을 기준으로 배터리의 방전전압의 변동폭을 증폭하는 단계; 그리고 상기 증폭된 방전전압을 배터리의 잔량으로 설정하는 단계를 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명은 배터리의 방전전압의 변동폭을 증폭하는 단계와; 상기 변동폭-증폭된 방전전압에 포함된 잡음을 제거하는 단계와; 상기 잡음성분이 제거된 방전전압을 근거하여 상기 배터리의 잔류전하량을 산출하는 단계; 그리고 상기 잔류전하량에 포함된 오류를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 오류제거단계는, 현재 산출된 상기 잔류 전하량이 이전에 산출된 것과 비교하는 단계와; 현재 산출된 상기 잔류 전하량이 이전에 산출된 잔류 전하량보다 작은 경우, 현재 산출된 잔류 전하량을 최소 필요 전하량인 기준값과 비교하는 단계와; 현재 산출된 상기 잔류 전하량이 상기 기준값 보다 작거나 같은 경우, 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀인지 여부를 판단하는 단계와; 상기 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀 상태인 경우, 배터리 잔량을 유지하는 단계; 그리고 상기 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀이 아닌 경우, 슬립모드 또는 딥슬립모드 중 하나를 설정하는 단계를 포함하여 실행될 수도 있다.

이때, 상기 애플리케이숀의 상태는, 산출된 잔류 전하량의 변화량 크기에 따라 결정될 수도 있다.

또는, 상기 애플리케이숀의 상태는, 현재 산출된 잔류 전하량과 이전에 산출된 잔류 전하량의 차이값의 절대치가 기준값 이상인 경우 과전력 애플리케이숀 상태로 판단될 수도 있다.

여기서 본 발명은 현재 산출된 상기 잔류 전하량이 상기 기준값 보다 큰 경 우, 배터리 잔량을 현재 산출된 잔류 전하량으로 갱신하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

이때, 잡음제거단계는, 상기 변동폭-증폭된 방전전압에 포함된 과도응답성분을 제거하는 단계; 및 상기 과도응답성분이 제거된 상기 방전전압에 포함된 과도응답성분보다 낮은 고주파수 잡음성분을 제거하는 단계를 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 잔류전하량 산출단계는, 실험치에 기초하여 미리 마련된 환산테이블에서 상기 변동폭-증폭된 방전전압에 대응하는 상기 배터리의 잔류전하량을 검색할 수도 있다.

그리고 본 발명은 상기 배터리가 연결되어진 휴대용 전자기기에 외부전원이 연결되어 있는가를 검출하는 단계를 더 포함하고; 상기 외부전원이 상기 휴대용 전자기기에 연결되어 있지 않은 경우에만, 상기 잔류전하량에 포함된 오류를 제거하는 단계를 수행하도록 힐 수도 있다.

한편, 본 발명은 배터리로부터의 방전전압에 의하여 구동되는 주변회로부를 포함하는 휴대용 전자기기에 있어서, 애플리케이숀의 부하량에 따라 입력전압을 변환시켜 출력하는 전압레벨 변환부와; 상기 전압레벨 변환부에 의하여 변환된 방전전압을 배터리의 잔류 전하량으로 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정기능의 휴대용 전자기기로 실시될 수도 있다.

상기 전압레벨 변환부는, 입력전압을 각각 다른 비율로 변환시키는 다수개의 모드 레벨 쉬프터를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 표시부는, 표시소자와; 상기 전압레벨 변환부로부터 변환된 방 전 전압을 디지털 데이터의 형태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와; 중앙처리장치에 구비되어 상기 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 애플리케이숀 관리모듈과; 상기 아날로그-디지털 변환기로부터의 디지털 방전전압 데이터를 상기 표시소자에 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 구동기를 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명은 배터리로부터의 방전전압에 의하여 구동되는 주변회로부를 포함하는 휴대용 전자기기에 있어서, 상기 배터리의 방전 전압의 변동폭을 증폭하는 변동 폭 증폭기와; 애플리케이숀의 부하량에 대응하여, 측정된 배터리 전압과 실제 배터리 잔량에 대한 데이터가 저장되는 저장부와; 상기 변동 폭 증폭기에 의하여 증폭된 방전 전압에 근거하여 상기 배터리의 잔류 전하량을 산출하고, 산출된 상기 잔류 전하량에 포함된 오류성분을 제거하고, 오류가 제거된 상기 잔류 전하량에 기초하여 상기 주변회로부의 동작모드를 제어하는 제어부를 포함하고; 상기 오류성분의 제거는, 배터리의 잔류 전하량이 낮아지는 경우에만, 배터리의 잔량을 갱신하도록 하고, 상기 배터리의 잔류 전하량이 낮아지는 경우, 애플리케이숀의 상태를 감지하여 상기 애플리케이숀이 과전력 상태가 아닌 경우에만 슬립모드 또는 딥슬립모드로 전환되도록 함에 의해 이루어지도록 하는 전압방식 배터리 잔량 측정기능의 휴대용 전자기기로 실시될 수도 있다.

이때, 상기 애플리케이숀의 상태판단은, 현재 산출된 잔류 전하량과 이전 산출된 잔류 전하량의 차이값을 기준으로 판단할 수도 있다.

이상과 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 전압형 배터리 잔량 측정 장치 및 방법에서는 배터리팩으로부터의 방전전압의 변동 폭이 증폭되어 배터리팩의 잔 류 전하량이 정확하게 측정되게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 전압형 배터리 잔량 측정기능을 가지는 휴대용 전자기기에서도, 배터리팩으로부터의 방전전압의 변동 폭의 증폭되어 배터리팩의 잔류 전하량이 정확하게 측정됨으로써, 주변회로부의 동작모드가 정확하게 제어되게 된다. 이 결과, 휴대용 전자기기의 사용이 불필요하게 제한되지 않게 됨은 물론 사용자의 중요한 정보가 소실되지도 않게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적들 외에, 본 발명의 다른 목적들, 다른 이점들 및 다른 특징들은 첨부한 도면을 참조한 바람직한 실시 예의 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 첨부한 도면과 결부되어 본 발명에 바람직한 실시 예들이 상세히 설명될 것이다. 이하 첨부된 도면에서, 본 발명과 직접적인 관련이 없고 본 발명의 요지를 흐릴 소지가 있거나 혼동을 줄 우려가 있는 구성요소들이 도시되지 않았으나, 당업자라면 이에 대한 설명만을 통해서도 해결과제 및 그에 따른 기술적 해결 수단 등을 포함한 본 발명의 기술적 범위와 사상을 명확하게 알 수 있을 것이다. 그리고 동일한 기능을 하는 구성요소들은 동일한 명칭 및 동일한 참조번호로 참조 될 것이다.

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이고, 도 4 는 배터리팩으로부터의 방전전압의 변동특성과 변동 폭 증폭기의 출력신호의 변동특성을 설명하는 전압특성도이며, 도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이고, 도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이며, 도 7 은 도 6에서의 변동 폭 증폭기의 일 실시 예를 상세하게 도시하는 상세 회로도이고, 도 8 은 도 6에서의 변동 폭 증폭기의 다른 실시 예를 상세하게 도시하는 상세 회로도이며, 도 9 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정장치를 포함하는 휴대용 전자기기를 개략적으로 도시하는 블럭도이고, 도 10 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이며, 도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이고, 도 12 는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이며, 도 13a 및 도 13b 은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이고, 도 14a 및 도 14b 는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. 이때, 도 13b는 도 13a와 연결되는 순서도이고, 도 14b는 도 14a와 연결되는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발 명의 바람직한 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정기능을 가지는 휴대용 전자기기는 배터리팩(100)에 직렬 접속된 전압레벨변환부(110), ADC(120), CPU(130) 및 표시소자(140)을 포함한다. 배터리팩(100)은 적어도 1 이상의 배터리 셀을 포함하나, 설명의 편의상 배터리팩(100)이 하나의 배터리 셀로 간주하여 설명하기로 한다.

상기 전압레벨변환부(110)는, 후술할 CPU 내에 구비된 애플리케이숀 관리 모 듈(130A)에 의해 검출된 애플리케이숀 부하량에 따라 입력된 배터리의 방전 전압을 변환하는 부분이다.

상기 전압레벨변환부(110)는 도시된 바와 같이, 다수개의 레벨 쉬프터(VLS1, VLS2, VLS3, VLS4)로 구성된다. 상기 레벨 쉬프터(VLS1, VLS2, VLS3, VLS4)는 입력전압을 다른 전압레벨로 변환하는 것으로, 상기 레벨쉬프터들(VLS1, VLS2, VLS3, VLS4)은 각각 다른 변환 폭을 갖도록 설정된다.

예를 들어, 상기 애플리케이숀이 전력 소모량이 큰 과전력 애플리케이숀인 경우, 입력전압을 상대적으로 큰 전압이 출력되도록 변환하는 레벨 쉬프터(VLS1)에 연결하고, 상기 애플리케이숀이 전력 소모량이 작은 일반 애플리케이숀인 경우, 입력전압을 상대적으로 작은 전압이 출력되도록 변환하는 레벨 쉬프터(VLS4)에 연결한다. 이는, 일시적으로 전력소모량이 큰 애플리케이숀을 수행하는 경우, 실제 배터리팩(100)의 잔류 전하량보다 낮은 전압레벨이 검출되므로 이를 실제 배터리팩(100)의 잔류 전하량으로 보정 하기 위함이다.

ADC(120)는 전압레벨변환부(110)로부터의 변환된 방전전압(Vbb)을 디지털 데이터의 형태로 변환한다. 이 ADC(120)에 의해 변환된 디지털 방전전압 데이터는 CPU(130)에 공급된다.

CPU(130)는 ADC(120)로부터의 디지털 방전전압 데이터를 표시소자(140)에 공급하여 디지털 방전전압 데이터가 배터리팩(100)의 잔류 전하량으로서 표시되게 한다. 이와 더불어, CPU(130)는 디지털 방전전압 데이터의 근거하여 배터리팩(100)의 잔류 전하량이 거의 없는가의 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 주변회로 부(150)의 동작모드를 액티브 모드에서 대기모드 또는 대리모드에서 슬립모드로 혹은 슬립모드에서 디-입 슬립 모드로 전환시킨다. 이에 따라, 사용자의 휴대용 전자기기의 사용을 불필요한 제한이 방지됨은 물론 사용자의 중요한 정보의 소실이 방지되게 된다. CPU(130)는 주변회로부(150) 및 표시소자를 포함한 휴대용 전자기기 내의 제반 회로들을 제어하기 위해 사용되는 것이긴 하나, 전압형 배터리 잔량 측정장치와 관련하여서는 표시소자 구동기에 해당하게 된다. 이렇게 표시소자 구동기의 역할을 담당하는 CPU(130)은 ADC(120) 및 표시소자(140)과 함께 전압형 배터리 잔량 측정장치의 표시부를 구성하는 한편, 휴대용 전자기기에 대해서는 ADC(120)과 함께 제어부를 구성한다.

한편, 상기 CPU(130)에는 애플리케이숀 부하량을 검출하기 위하여, CPU(130)는 자체 내에 애플리케이숀 관리모듈(130A)를 구비한다. 상기 애플리케이숀 관리모듈(130A)은 CPU(130)에서 운용되는 운영시스템(Operational System) 프로그램 및 기본 입출력 시스템(Basic Input/Output System)에 의하여 구현된다.

본 발명의 제 1 실시예의 구성을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예의 구성에 변동폭 증폭기(160)을 더 포함하여 구성된다.

배터리팩(100)에서 방전되는 방전전압은, 도 4에서의 제1 특성곡선(Vbb)과 같이, 만충전되었을 때에는 4.2V의 레벨을 유지하는 반면 방전 종료 시에는 3.0V의 레벨을 유지하게 된다. 이에 더하여, 방전기간의 대부분을 차지하는 방전중기에서의 배터리팩(100)의 방전전압은 4.2V에서부터 3.0V에 이르기까지 미세하게 변하게 된다.

변동 폭 증폭기(160)는, 미리 설정된 임계전압에 응답하여 그 임계전압 이상의 전압레벨을 가지는 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)을 증폭하여, 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)의 변동 폭을 증폭시킨다. 다시 말하여, 변동 폭 증폭기(160)는 임계전압보다 높은 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)의 기울기가 커지게 증폭한다. 임계전압은 방전 종료 시에 배터리팩의 방전전압(즉, 도 4에의 제1 특성곡선(Vbb)에서의 3.0V)이상의 성분만이 증폭될 수 있도로 설정되게 된다. 이 변동 폭 증폭기(160)에 의하여 증폭된 방전전압(Vba)은, 도 4에서의 제2 특성곡선(Vba)과 같이, 4.0V에서부터 0.5V에 이르기까지 급하게 변하게 된다. 이에 따라, 배터리팩(100)에서 방전되는 방전전압(Vbb)의 1.2V의 변동폭(즉, 완만한 기울기)은 변동 폭 증폭기(160)에 의하여 3.5V의 변동폭(즉, 급격한 기울기)으로 거의 3배 정도 증폭된다. 이러한 방전전압의 변동폭의 증폭율은 변동 폭 증폭기(160)의 후단에 위치하는 ADC(120)의 변환 가능한 전압 폭에 따라 제작자에 의해 더 크게 또는 작게 설정될 수도 있다.

한편, CPU(130)는 ADC(120)로부터의 디지털 방전전압 데이터에 근거하여 표1에 도시된 바와 같은 환산테이블로부터 퍼센테이지(Percentage) 형식의 배터리팩(100)의 잔류전하량을 환산할 수도 있다.

<일반 애플리케이숀 상태인 경우> 배터리팩의 방전전압(V) 디지털 방전전압 데이터(V) 배터리 팩의 전압(%) 4.02 ~ 3.70 4.00 ~ 2.50 85 이상 3.70 ~ 3.50 2.50 ~ 1.90 85 ~ 70 3.50 ~ 3.40 1.90 ~ 1.80 70 ~ 60 3.40 ~ 3.35 1.80 ~ 1.45 60 ~ 50 3.35 ~ 3.30 1.45 ~ 1.30 50 ~ 40 3.30 ~ 3.25 1.30 ~ 1.15 40 ~ 30 3.25 ~ 3.20 1.15 ~ 1.00 30 ~ 20 3.20 ~ 3.00 1.00 ~ 0.50 20 이하

이렇게 CPU(130)에 의하여 환산되어진 배터리팩(100)의 잔류전하량은 표시소자(140)에 공급되어 사용자에게 통지되게 된다. 이와 더불어, CPU(130)는 환산되어진 배터리팩(100)의 잔류전하량에 따라 주변회로부(150)의 동작모드를 액티브 모드(Active Mode)에서 대기 모드(Idle Mode) 또는 슬립모드(Sleep Mode)로 혹은 슬립모드에서 디-입 슬립모드(Deep Sleep Mode)로 전환시킨다.

표 1의 환산테이블에 의하면, 완충상태의 배터리팩(100)의 방전전압이 4.2V이고 완전방전상태의 배터리팩(100)의 방전전압이 3.0V이다. 만충상태에서 완전방전상태까지의 배터리팩(100)의 총 방전기간이 8개의 소구간들로 구분되고, 각 소구간의 종료시점에서의 배터리팩(100)의 방전전압이 퍼센테이지 형태의 잔량에 대응되게 설정되었다. 이 환산테이블에 따라, CPU(130)은 디지털 방전전압 데이터가 2.5V이상이면 배터리팩(100)의 잔량은 85%이상으로, 디지털 방전전압 데이터가 2.5V 내지 1.90V 이면 배터리팩(100)의 잔량을 85 내지 70%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.90V 내지 1.60V이면 70 내지 60%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.60V 내지 1.45V이면 배터리팩(100)의 잔량을 60 내지 50%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.45V 내지 1.30V이면 배터리팩(100)의 잔량을 50 내지 40%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.30V 내지 1.15V이면 배터리팩(100)의 잔량을 40 내지 30%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.15V 내지 1.00V이면 배터리팩(100)의 잔량을 30 내지 20%로, 그리고 디지털 방전전압 데이터가 1.00V이하이면 배터리팩(100)의 잔량을 20%이하로 환산하게 된다. 여기서, 4.00V, 2.50V, 1.90V, 1.60V, 1.45V, 1.30V, 1.15V, 1.00V 및 0.50V의 디지털 방전전압 데이터는 각각 배터리팩(100)이 4.20V, 3.70V, 3.50V, 3.40V, 3.35V, 3.30V, 3.25V, 3.20V 및 3.00V의 전압을 방전할 때 변동폭 증폭기(120)에 의하여 증폭되어져 발생된 뒤에 ADC(120)에 의하여 디지털 데이터로 변환되어진 것이다. 다시 말하여, 4.00V, 2.50V, 1.90V, 1.60V, 1.45V, 1.30V, 1.15V, 1.00V 및 0.50V의 디지털 방전전압 데이터는 4.20V, 3.70V, 3.50V, 3.40V, 3.35V, 3.30V, 3.25V, 3.20V 및 3.00V의 배터리팩(100)의 방전전압에 각각 대응된다.

이렇게 디지털 방전전압 데이터에 근거하여 환산방법은 디지털 방전전압 데이터를 배터리팩(100)의 잔류전하량으로 표시하는 방법에 비하여 배터리팩(100)의 잔류전하량이 정확하게 검출되게 한다. 이에 따라, 사용자의 휴대용 전자기기의 사용을 불필요한 제한이 방지됨은 물론 사용자의 중요한 정보의 소실이 방지되게 된다. CPU(130)는 주변회로부(150) 및 표시소자(140)를 포함한 휴대용 전자기기 내의 제반 회로들을 제어하기 위해 사용되는 것이긴 하나, 전압형 배터리 잔량 측정장치와 관련하여서는 잔량 환산수단 및 표시소자 구동수단의 기능을 수행하게 된다. 표 1에 도시된 바와 같은 배터리 잔량 환산 테이블은 실험치에 근거하여 마련된다.

상술한 표 1의 경우는 일반 애플리케이숀인 경우(레벨 쉬프터의 변환 비율이 1인 경우)를 나타내고, 만약 애플리케이숀이 과부하 애플리케이숀 상태인 경우에는, 배터리의 방전전압이 전압레벨 변환부에 의해 변환(증가)된 형태로 입력되므로, 표 1의 경우와는 결과가 도출된다.

본 발명의 제 2 실시예의 구성을 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발 명의 제 2 실시예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정기능을 가지는 휴대용 전자기기는 배터리팩(100)에 직렬 접속된 가변 변동폭 증폭기(170), ADC(120), CPU(130) 및 표시소자(140)를 포함한다.

상기 배터리팩(100), ADC(120), CPU(130) 및 표시소자(140)는 본 발명의 바람직한 실시예와 동일한 구성을 갖는다.

본 발명의 제 2 실시예를 구성하는 가변 변동폭 증폭기(170)는 가변변동 폭 증폭기(170)는 CPU(130)의 제어에 응답하여 전압레벨이 서로 다른 적어도 2 이상의 임계전압 중 어느 하나를 선택한다. 가변변동 폭 증폭기(160)는 선택된 임계전압보다 높은 배터리팩(100)으로부터의 방전전압(Vbb) 성분을 일정한 증폭율로 증폭하여, 배터리팩(100)의 방전전압의 변동폭(기울기)을 증폭(기울기를 크게)한다. 임계전압의 선택은 배터리팩(100)의 종류 및 애플리케이숀의 부하량에 의해 결정되게 된다. 이를 위해, 상기 가변 변동폭 증폭기(170)에는 제1군의 레벨 쉬프터(VLS10, VLS20, VLS30)과 제2군의 레벨 쉬프터(VLS100, VLS200, VLS300, VLS400)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 제1군의 레벨 쉬프터는 배터리팩(100)의 종류에 따라 임계전압을 조정하는 부분이고, 제 2 군의 레벨 쉬프터는 애플리케이숀의 부하량에 따라 임계전압을 조절하는 부분이다.

예를 들면, 배터리팩(100)이 통상의 배터리인 경우에 임계전압은 3.0V로 설정되는 반면, 3.7~3.8V의 범위에서 변하는 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리가 배터리팩(100)이면 임계전압은 3.7V로 설정되게 된다. CPU(130)는 제작자가 주변회로부(150)에 포함된 키 입력 장치를 이용하여 지정하는 배터리의 종류에 응답하여 제 1 군의 레벨 쉬프터를 결정한다. 또한, 상기 CPU(130)는 애플리케이숀 관리모듈(130A)로 부터 애플리케이숀의 부하량을 전달받아 제2군의 레벨 쉬프터 중 이에 해당하는 레벨 쉬프터를 선택한다. 상기 레벨 쉬프터의 선태에 의해 가변 변동 폭 증폭기(170)의 임계전압이 변경된다.

다른 방법으로, 가변 변동 폭 증폭기(170)은 CPU(130)의 제어를 받는 대신에 제작자에 의해 조작될 수 있는 임계전압 선택소자를 포함할 수도 있다. 이 경우, 제작자는 임계전압 선택소자를 조작하여 가변 변동 폭 증폭기(170)의 임계전압을 지정할 수 있고, 가변 변동 폭 증폭기(170)는 지정된 임계전압보다 높은 배터리팩(100)의 방전전압 성분의 변동폭을 증폭시키게 된다.

이 가변 변동 폭 증폭기(170)를 포함하는 전압형 배터리 잔량 측정장치 및 그를 포함하는 휴대용 전자기기는 배터리의 종류와 무관하게 모든 배터리의 잔량을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

도 7은 도 6에 도시된 가변 변동 폭 증폭기(170)의 일 실시 예를 상세하게 도시하는 상세 회로도이다. 상기 가변 변동 폭 증폭기(170)는 제1 저항(R1)을 통해 배터리팩(100)의 방전전압을 비반전입력단자(+) 쪽으로 입력하는 연산증폭기(112)와, 이 연산증폭기(112)의 비반전입력단자(+) 및 기저전압라인(GND) 사이에 접속된 제2 저항(R2)를 포함한다. 이에 더하여, 변동 폭 증폭기(160)는 연산증폭기(112)의 출력단자로부터 반전입력단자(-)에 이르는 귀환루우프 상에 마련된 제3 저항(R3)와, 연산증폭기(112)의 반전입력단자(-) 및 기저전압라인(GND) 사이에 직렬 접속된 제4 저항(R4) 및 기준전압원(Vref)을 포함한다.

한편, 상기 기준전압원(Vref)은 상기 기준전압원에 연결된 제1군의 레벨 쉬프터와 제2군의 레벨쉬프터에 의해 결정되는데, 상기 레벨 쉬프터는 공급전압라인(Vcc)으로부터의 공급전압(Vcc)을 서로 다른 낮은 전압레벨로 이동시켜 레벨-이동된 전압을 임계전압(Vref)으로서 제4 저항(R4)를 경유하여 연산증폭기(112)의 반전입력단자(-)에 공급하게 된다.

예를 들면, 공급전압(Vcc)는 제1군의 레벨 쉬프터 중 제10레벨쉬프터(VLS10)에 의해 통상의 배터리의 방전종기 시의 전압레벨인 3.0V로 변환되고, 제20레벨쉬프터(VLS20)에 의해 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리의 방전종기에서의 전압레벨인 3.8V로 변환되며, 제30레벨쉬프터(VLS30)에 의해 카드뮴 배터리의 방전종기에서의 전압레벨인 1.75V로 변환된다. 또한, 제10 내지 제30 레벨쉬프터(VLS10 내지VLS30)는 도 6에 도시된 CPU(130)의 제어를 받아 서로 배타적으로 구동된다. 다시 말하여, CPU(130)로부터의 제어신호에 의하여, 제10 내지 제30 레벨쉬프터(VLS10 내지 VLS30) 중 어느 하나만이 선택된다.

한편, 상기 제1군의 레벨 쉬프터에 의해 변환된 공급전압은 제2군의 레벨 쉬프터를 통해 임계전압으로 변환된다.

예를 들어, 현재 애플리케이숀의 상태가 일반 애플리케이숀인 경우 제100레벨 쉬프터에 의해 입력전압을 그대로 기준전압으로 삼는다. 이에 반해 현재 애플리케이숀의 상태가 부하량이 높은 과전압 애플리케이숀인 경우에는 제400레벨 쉬프터에 의해 입력전압을 30%증가시켜 기준전압으로 삼게 된다. 상기 애플리케이숀이 이들 사이의 중간 부하량으로 작동하는 경우 설정된 비율에 따라 제200레벨 쉬프터 또는 제300레벨 쉬프터가 입력전압을 증가시킨다.

상기 레벨 쉬프터의 설정은 단지 예시적으로 개시된 것일 뿐, 레벨쉬프터의 수는 배터리의 종류 및 애프리케이숀 상태에 따라 다르게 설치될 수 있다는 것을 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.

연산증폭기(112)는 제1 저항(R1)을 통해 입력되는 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 제4 저항(R4)를 통해 입력되는 기준전압원(Vref)로부터의 임계전압(Vref)보다 높은지의 여부를 판단한다. 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 낮은 경우, 연산증폭기(112)는 출력단자 상에 0.5V 이하의 출력전압을 발생시킨다. 반면, 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 높은 경우, 연산증폭기(112)는 제1 및 제2 저항(R1,R2)에 의하여 분압되는 방전전압(Vbi)를 일정한 증폭율로 증폭하여 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)의 1.2V의 변동폭을 도 4에서와 같이 3.5V의 변동폭으로 증폭시킨다. 이때, 연산증폭기(112)의 증폭율(Ao), 즉 연산증폭기(112)의 출력단자 상의 전압(Vba)와 분압된 방전전압(Vbi)간의 비는 수식 1과 같이 된다.

Ao = Vbb/Vbi = 1 + {μR4/(R3+R4)}

임계전압(Vref)는 배터리팩(100)의 방전종기 시의 방전전압인 3.0V로 설정되어 방전 종기 시에 배터리팩(100)에 잔류 전하가 없다는 것이 지시될 수 있게 한다.

도 8 는 도 6에 도시된 가변 변동 폭 증폭기(170)의 다른 실시 예를 상세하게 도시하는 상세 회로도이다. 도 8의 가변 변동 폭 증폭기(170)는 배터리팩(100)으로부터의 방전전압(Vbb)를 분압하기 위한 저항 분압기(R5,R6)와, 이 저항 분압기(R5,R6)로부터의 분압된 방전전압(Vbi)에 응답하는 제1 트랜지스터(Q1)을 포함한다. 제1 트랜지스터(Q1)은 공급전압라인(Vcc)에 접속된 콜렉터와 싱크 노드(Nsk) 사이에 접속된 에미터를 가진다. 이에 더하여, 변동 폭 증폭기(170)는 기준전압원(Vref)으로부터의 임계전압에 응답하는 제2 트랜지스터(Q2)와, 공급전압라인(Vcc) 및 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 사이에 접속된 제7 저항(R7)을 포함한다. 제2 트랜지스터(Q2)는 싱크 노드(Nsk)에 접속된 에미터를 가진다. 싱크 노드(Nsk)는 기저전압라인(GND)에 연결되게 된다. 제7 저항(R7)과 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 간의 접속점은 출력 노드(Nout)로 사용된다.

저항분압기(R5,R6)는 배터리팩(100)에서 방전되는 방전전압(Vbb)을 자신들의 저항값의 비에 의하여 분압한다. 이 저항분압기(R5,R6)에 의하여 분압된 방전전 압(Vbi)는 배터리팩(100)에서의 방전전압(Vbb)의 1/2 또는 1/3에 해당하는 전압레벨을 가질 수 있다. 바람직하게는, 배터리팩(100)에 축적된 전하량의 방전을 최소화할 수 있도록 저항분압기(R5,R6)의 분압비가 설정되어야 한다. 여기서, 설명의 편의상, 저항분압기(R5,R6)의 분압비가 1:2로 설정된(즉, 저항들(R5,R6)의 저항값이 동일하게 설정된) 것으로 한다. 이 경우, 저항분압기(R5,R6)에 의하여 분압된 방전전압(Vbi)은 2.1V~1.5V의 범위의 전압레벨을 가지게 된다. 임계전압(Vref)은, 배터리팩(100)의 방전종료 시에 잔류 전하량이 없다는 것을 지시하도록, 방전 종료 시에 배터리팩의 방전전압(즉, 도 4에의 제1 특성곡선(Vbc)에서의 3.0V)가 저항분압기(R5,R6)의 분압비(즉, 1:2)로 분압되는 전압레벨과 동일하게 설정된다. 이때, 제1군의 레벨쉬프터 및 제2군의 레벨쉬프터가 제 2 트렌지스터(Q2)의 베이스에 연결되어 임계전압(Vref)을 결정한다. 상기 제1군 레벨쉬프터와 제2군 레벨쉬프터는 도 7에서 설명한 바와 동일한 구성을 갖는다.

상기 임계전압(Vref)은 제1군 레벨쉬프터와 제2군 레벨쉬프터에 의해 공급전압(Vcc)을 서로 다른 낮은 전압레벨로 이동시켜 레벨-이동된 전압을 임계전압(Vref)으로서 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 공급하게 된다.

예를 들면, 공급전압(Vcc)는 제1군의 레벨 쉬프터 중 제10레벨쉬프터(VLS10)에 의해 통상의 배터리의 방전종기 시의 전압레벨인 3.0V로 변환되고, 제20레벨쉬프터(VLS20)에 의해 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리의 방전종기에서의 전압레벨인 3.8V로 변환되며, 제30레벨쉬프터(VLS30)에 의해 카드뮴 배터리의 방전종기에서의 전압레벨인 1.75V로 변환된다. 또한, 제10 내지 제30 레벨쉬프터(VLS10 내지VLS30)는 도 6에 도시된 CPU(130)의 제어를 받아 서로 배타적으로 구동된다. 다시 말하여, CPU(130)로부터의 제어신호에 의하여, 제10 내지 제30 레벨쉬프터(VLS10 내지 VLS30) 중 어느 하나만이 선택된다.

한편, 상기 제1군의 레벨 쉬프터에 의해 변환된 공급전압은 제2군의 레벨 쉬프터를 통해 임계전압으로 변환된다.

예를 들어, 현재 애플리케이숀의 상태가 일반 애플리케이숀인 경우 제100레벨 쉬프터에 의해 입력전압을 그대로 기준전압으로 삼는다. 이에 반해 현재 애플리케이숀의 상태가 부하량이 높은 과전압 애플리케이숀인 경우에는 제400레벨 쉬프터에 의해 입력전압을 30%증가시켜 기준전압으로 삼게 된다. 상기 애플리케이숀이 이들 사이의 중간 부하량으로 작동하는 경우 설정된 비율에 따라 제200레벨 쉬프터 또는 제300레벨 쉬프터가 입력전압을 증가시킨다.

상기 레벨 쉬프터의 설정은 단지 예시적으로 개시된 것일 뿐, 레벨쉬프터의 수는 배터리의 종류 및 애프리케이숀 상태에 따라 다르게 설치될 수 있다는 것을 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.

제1 및 제2 트랜지스터(Q1,Q2)는 임계전압(Vref) 이상의 분압된 방전전압(Vbi)의 변동 폭을 일정한 비율로 증폭하여, 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)의 3.0V 내지 4.2V의 1.2V정도의 변동폭을 도 4에서의 제2 특성곡선(Vba)과 같이 0.5V에서부터 4.0V에 이르기 3.5V 정도의 변동폭으로 증폭시킨다. 이를 상세히 하면, 제1 트랜지스터(Q1)은 저항 분압기(R5,R6)에 의한 분압된 방전전압(Vbi)이 기준전압원으로부터의 임계전압(Vref)보다 높은 경우에 자신의 콜렉터 및 에미터를 경유 하는 전류량을 증가시켜 제2 트랜지스터(Q2)의 임피던스가 커지게 함으로써, 출력 노드(Nout) 상에 증폭된 전압이 나타나게 한다. 이와는 달리, 저항 분압기(R5,R6)에 의한 분압된 방전전압(Vbi)이 기준전압원으로부터의 임계전압(Vref)보다 낮은 경우, 제2 트랜지스터(Q2)는 자신의 콜렉터 및 에미터를 경유하는 전류량을 증가시켜, 출력 노드(Nout) 상에 0.5V 이하의 전압이 나타나게 한다. 이와 같은 제1 및 제2 트랜지스터(Q1,Q2)의 비교 및 증폭 동작에 의하여, 출력노드(Nout) 상의 증폭된 방전전압(Vba)은, 도 4에서의 제2 특성곡선(Vba)과 같이, 4.0V에서부터 0.5V에 이르기까지 급하게 변하게 된다. 다시 말하여, 배터리팩(100)에서 방전되는 방전전압의 1.2V의 변동폭(즉, 완만한 기울기)은 제1 및 제2 트랜지스터(Q1,Q2)에의하여 3.5V의 변동폭(즉, 급격한 기울기)으로 거의 3배 정도 증폭된다. 이러한 방전전압의 변동폭의 증폭율은 공급전압라인(Vcc)와 출력노드(Nout) 사이에 접속된 제7 저항(R7)의 저항값이 후단에 위치하는 ADC(120)의 변환 가능한 전압폭에 따라 제작자에 의해 조절됨에 의하여 결정되게 된다.

본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 애플리케이숀의 부하량을 배터리의 잔량 표시에 반영하기 위하여, 테이블화 된 환산표를 이용한다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예 내지 제 2 실시예에서와 같은 애플리케이숀의 부하량에 따라 작동되는 레벨 쉬프터는 사용되지 않고, 대신에 중앙처리 장치(130)에 저장부(180)가 연결된다.

상기 저장부(180)는, 환산테이블을 저장하는 메모리로, 상기 환산테이블은 애플리케이숀의 부하량에 따라 측정된 배터리의 전하량을 보정된 배터리 잔량으로 나타내는 테이블이다.

아래에 표2에는 상기 테이블의 일 예를 나타내고 있다.

배터리팩의 방번전압(V) 디지털 방번전압 데이터(V) 애플리케이숀 부하량 50% 이하 50% 이상 4.20 ~ 3.07 4.00 ~ 2.50 85% 이상 85 이상 3.07 ~ 3.50 2.50 ~ 1.90 85 ~ 70 % 3.50 ~ 3.40 1.90 ~ 1.60 70 ~ 60 % 85 ~ 70 % 3.40 ~ 3.35 1.60 ~ 1.45 60 ~ 50 % 3.35 ~ 3.30 1.45 ~ 1.30 50 ~ 40 % 70 ~ 60 % 3.30 ~ 3.25 1.30 ~ 1.15 40 ~ 30 % 60 ~ 50 % 3.25 ~ 3.20 1.15 ~ 1.00 30 ~ 20 % 50 ~ 40 % 3.20 ~ 3.00 1.00 ~ 0.50 20 이하 40 ~ 30 %

표 2의 환산테이블에 의하면, 애플리케이숀 부하량이 50%이하인 경우에 CPU(130)는 표 1에서와 동일하게 디지털 방전전압 데이터에 따라 배터리팩(100)의 잔류전하량을 환산한다. 이와는 달리, 애플리케이숀 부하량이 50%이상인 경우에 CPU(130)는 디지털 방전전압 데이터가 1.60V이상이면 배터리팩(100)의 잔량을 85%이상으로, 디지털 방전전압 데이터가 1.60V 내지 1.45V 이면 배터리팩(100)의 잔량을 85% 내지 70%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.45V 내지 1.30V이면 배터리팩(100)의 잔량을 70% 내지 60%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.30V 내지 1.15V이면 배터리팩(100)의 잔량을 60% 내지 50%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.15V 내지 1.00V이면 배터리팩(100)의 잔량을 50% 내지 40%로, 그리고 디지털 방전전압 데이터가 1.00V이하이면 배터리팩(100)의 잔량을 40% 내지 30%로 환산한다. 이 배터리 팩(100)의 잔량의 환산은 중간레벨의 디지털 방전전압 데이터와 애플리케이숀 부하량을 로우 및 컬럼 어드레스로 사용하는 배터리 잔량 환산 테이블의 검색에 의하여 얻어질 수 있다. 이 배터리 잔량 환산 테이블은 실험치에 근거하여 마련된다.

애플리케이숀 부하량을 검출하기 위하여, CPU(130)는 자체 내에 애플리케이숀 관리모듈(130A)를 구비한다. 이 애플리케이숀 관리모듈(130A)은 CPU(130)에서 운용되는 운영시스템(Operational System) 프로그램 및 기본 입출력 시스템(Basic Input/Output System)에 의하여 구현된다.

방전전압 및 애플리케이숀 부하량에 근거하는 환산방법은 디지털 방전전압 데이터에만 근거하는 배터리팩(100)의 잔류전하량 환산방법에 비하여 배터리팩(100)의 잔류전하량이 좀 더 정확하게 검출되게 한다. 이에 따라, 사용자의 휴대용 전자기기의 사용을 불필요한 제한이 방지됨은 물론 사용자의 중요한 정보의 소실이 방지되게 된다. CPU(130)는 주변회로부(150) 및 표시소자(140)를 포함한 휴대용 전자기기 내의 제반 회로들을 제어하기 위해 사용되는 것이긴 하나, 전압형 배터리 잔량 측정장치와 관련하여서는 잔량 환산 및 보상 수단과 표시소자 구동수단의 기능을 수행하게 된다.

상기 표2는 환산테이블은 예시적인 것이고, 애플리케이숀에 의한 부하량을 반영시키는 것이면, 다양한 형태로 변형이 가능하다.

이하에서는 본 발명의 작용을 본 발명에 의한 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 중심으로 설명한다.

도 10 에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전압방식 배터리 잔량 측정 방법을 단계별로 설명하는 흐름도로 나타나있다.

도 10은 CPU(130)에 의하여 일정한 주기마다 수행된다. 편의상, 도 10은 도 3과 결부되어 상세하게 설명될 것이다.

도 10을 참조하면, 배터리팩(100)으로부터의 방전전압(Vbb)이 입력되어 배터리의 잔량 검출이 시작되면, 먼저 애플리케이숀 관리모듈(130A)은 현재 애플리케이숀의 부하량을 검출한다(S10).

그 이후에 상기 검출된 애플리케이숀의 부하량에 따라 CPU(130)는 전압 레벨 변환부(110)의 레벨 쉬프터 중 하나를 선택하여 입력된 배터리팩의 방전전압(Vbb)을 변환시킨다(S20).

다음으로, CPU(130)는 ADC(120)에 의해 변환된 배리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 높은가의 여부를 판단한다(S30). 제S30 단계에서 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 낮으면, 0.5V 이하의 출력전압(Vba)을 발생하여 배터리팩(100)의 잔량을 "0"으로 설정한다(S40).

이와는 달리, 제S30 단계에서 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 높으면, 그 변환된 전압을 배터리팩(100)의 잔량으로 설정한다(S50). 제S40 및 제S50 단계의 수행 후, CPU(130)는 배터리팩(100)의 잔량을 표시소자(140)에 표시되게 한다(S60).

이러한 일련의 단계들에 의하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전압형 배터리 잔량 측정방법은 애플리케이숀의 부하량에 따라 배터리팩(100)의 방전전압을 증폭시켜 잔류 전하량으로서 표시되게 함으로써, 배터리팩의 잔류 전하량이 정확하게 측정되게 한다.

본 발명에 의한 제 1 실시예에 의하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 제S30 단계에서 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 높으면, 변동 폭 증폭기(160)는 양 전압간의 차 전압을 미리 정해진 증폭율로 증폭하여 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)의 변동폭(즉, 기울기)이 크게 증폭된 출력전압(Vba)를 발생시키고(S150), 그 증폭된 전압(Vba)을 배터리팩(100)의 잔량으로 설정한다(S155).

설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예는, 변동폭 증폭기를 이용하여 배터리팩(100)으로부터의 방전전압의 변동폭을 증폭하여 그 증폭된 방전전압이 잔류 전하량으로서 표시되게 함으로써, 배터리팩의 잔류 전하량이 더욱 정확하게 측정되게 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 먼저 배터리팩(100)의 방전전압이 가변 변동 폭 증폭기(170)에 입력된다(S210).

상기 가면 변동 폭 증폭기(170)는 입력된 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 높은가의 여부를 판단한다(S220). 제S220 단계에서 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 낮으면, 0.5V 이하의 출력전압(Vba)을 발생하여 배터리팩(100)의 잔량을 "0"으로 설정한다(S230).

이와는 달리, 제S220 단계에서 배터리팩(100)의 방전전압(Vbb)이 임계전압(Vref)보다 높으면, 애플리케이숀 관리모듈(130A)은 현재 애플리케이숀의 부하량을 검출한다(S240).

그리고 상기 CPU(130)는 상기 애플리케이숀의 부하량과 배터리의 종류에 따라 가변 변동 폭 증폭기(170)의 임계전압을 설정한다(S250). 이때, 상기 CPU(130)는 배터리의 종류에 따라 제1군의 레벨 쉬프터 중 하나를 선택하고, 현재 애플리케이숀의 부하량에 따라 제2군의 레벨 쉬프터 중 하나를 선택하여 상기 가변 변동 폭 증폭기(170)의 임계전압을 설정한다.

그리고 나서, 가변 변동 폭 증폭기(170)는 설정된 임계전압을 기준으로 하여 입력되는 배터리팩(100)의 방전전압을 증폭한다(S260).

그리고 그 증폭된 전압(Vba)을 배터리팩(100)의 잔량으로 설정한다(S270). 제S230 및 제S270 단계의 수행 후, 가변 변동 폭 증폭기(170)은 변동폭 증폭된 출력전압(Vba) 또는 0.5V 이하의 출력전압(Vba)을 ADC(120) 및 CPU(130)을 경유하여 표시소자(140)에 출력하여 증폭된 출력전압(Vba)이 배터리팩(100)의 잔류 전하량으로서 표시되게 한다(S280).

본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 일정한 기간이 경과될 때마다(즉, 타임인터럽트가 발생될 때마다), CPU(130)는 증폭된 배터리 팩(100)의 방전전압에 대응하는 디지털 방전전압 데이터를 ADC(120)로부터 입력한다(S300). 상기 CPU(130)는 입력된 디지털 방전전압 데이터의 논리값(즉, 폭 증폭된 방전전압)을 검사하여 과도전압(즉, 과도응답성분인지 여부)인가를 판단한다(S310). 과도전압인가를 판단하기 위하여, CPU(130)은 입력된 디지털 방전전압 데이터의 논리값이 ADC(120)의 출력될 수 있는 최대값의 전압레벨인가를 검사한다. 입력된 디지털 방전전압 데이터가 ADC(120)의 최대 전압레벨에 해당하는 논리 값이면, CPU(130)은 배터리 팩(100)으로부터의 전압이 과도응답상태에 있는 것으로 판단한다. 이 경우, CPU(130)은 일정한 시간 대기한 다음 제S300 단계로 되돌아간다(S312). 제S310 및 제S312 단계에 의하여 증폭된 배터리팩(100)의 방전전압(디지털 방전전압 데이터)에 포함된 과도잡음성분이 제거되게 된다. 다시 말하여, 제S300 내지 제S312 단계는 과도잡음성분이 제거되어진 증폭된 배터리팩(100)의 방전전압만이 샘플링(또는 추출)되게 한다.

제S310 단계에서 디지털 방전전압 데이터가 과도전압성분에 해당되지 않으면, CPU(130)는 배터리 전압의 측정횟수가 설정되어 있는가를 판단한다(제S320 단계). 이를 위하여, CPU(130)는 자체 내에 포함된 레지스터들 중 ADC(120)으로부터의 입력되는 디지털 방전전압 데이터를 저장하기 위한 버퍼들로서 할당된 레지스터들이 있는가를 검사한다. 디지털 방전전압 데이터의 저장용으로 할당된 레지스터들이 없으면, CPU(130)는 자체 내의 레지스터들 중 소정 개수(예를 들면, "n=10")의 레지스터들을 디지털 방전전압 데이터의 저장을 위한 버퍼들로 지정하여 디지털 방전전압 데이터의 측정 횟수를 설정한다(S322 단계). 이들 제S320 및 제S322 단계에 의하여, 단위 측정을 위한 시료의 량(또는 단위 측정을 위한 시료 기간)이 설정되게 된다. 단위 측정용의 시료의 량(또는 기간)이 설정됨으로써, 과도응답잡음 보다는 낮은 고주파수 성분의 잡음이 증폭된 배터리팩(100)의 방전전압(또는 디지털 방전전압 데이터)에서 제거될 수 있다. 다시 말하여, 제S320 및 제S322 단계에 의하여 증폭된 배터리팩(100)의 방전전압에서 제거될 수 있는 고주파수 잡음의 주파수 범위가 설정되게 된다.

제S322 단계의 수행 후나 또는 제S320 단계에서 측정 횟수가 설정되어 있으면, CPU(130)는 입력된 디지털 방전전압 데이터를 자체 내에 지정된 측정용 버퍼들 중 비어있는 버퍼에 저장한다(제S330 단계). 만약, 비어있는 측정용 버퍼가 없으면, CPU(130)은 가장 오래된 디지털 방전전압 데이터가 저장된 버퍼에 최근에 입력된 디지털 전압을 저장한다. 다른 방법으로, CPU(130)는 비어있는 측정용 버퍼가 없으면 일부의 오래된 디지털 방전전압 데이터들이 저장된 일부의 버퍼들(예를 들면, "m=4"개의 버퍼들)을 비운 다음 그 빈 버퍼들 중 하나에 저장한다. 이어서, CPU(130)는 지정된 레지스터들, 즉 할당된 측정용 버퍼들 모두에 디지털 방전전압 데이터가 저장되어 있는가를 검사하여 측정 횟수만큼의 증폭된 배터리 팩(100)의 방전전압이 측정되었는가를 판단한다(제S332 단계). 여기서, 버퍼들 모두에 디지털 방전전압 데이터가 저장된 때에 비워지는 일부 버퍼들의 수는 단위 측정의 주기를 결정한다. 예를 들어, 비워지는 일부의 버퍼들이 4개인 경우(m=4), 배터리팩(100)의 잔량 측정 주기는 4회의 디지털 방전전압 데이터의 입력 기간마다 실행되게 된다. 이에 더하여, 제S330 및 제S332 단계의 수순은 제S322 단계에서 설정된 양(또는 기간)의 단위 측정용 시료(즉, 디지털 방전전압 데이터)를 수집하게 된다.

제S332 단계에서 측정 횟수만큼의 증폭된 배터리 팩(100)의 방전전압이 측정되었으면(다시 말하여, 설정되어진 양(또는 기간동안)의 단위 측정용 시료인 디지털 방전전압 데이터들이 수집되면), CPU(130)는 측정용 버퍼들에 저장된 디지털 방전전압 데이터들을 크거나 작은 전압레벨 순서 또는 기타 적절한 형태로 정렬시킨다(S340). 정렬되어진 측정 회수에 해당하는 디지털 방전전압 데이터들 중에서 중간 레벨의 디지털 전압을 선택한다(S342). 상기 제S340 및 제S342 단계의 수순에 의하여, 단위 측정 주기마다 변화된 디지털 방전전압 데이터의 평균 전압(즉, 단위 측정 주기마다 변화된 배터리팩(100)으로부터의 방전전압의 평균전압)이 검출된다. 결과적으로, 제S330 단계 내지 제S342 단계를 포함하는 처리과정은 제S322 단계에서 설정된 주파수 범위의 고주파수 성분의 잡음이 제거되게 한다.

이어서, 제S342 단계의 수행 후, CPU(130)는 자신이 운용하고 있는 애플리케이숀에 의한 부하량(이하, "애플리케이숀 부하량"이라 함)을 검출한다(제S344 단계). 애플리케이숀 부하량은 CPU(130) 내의 애플리케이숀 관리모듈(130A)에 의하여 검출된다. 이 애플리케이숀 관리모듈(130A)은 CPU(130)에서 운용되는 운영시스템 프로그램 및 기본 입출력 시스템에 의하여 구현된다. 이어서, CPU(130)는 애플리케이숀 부하량과 제S342 단계에서 선택한 중간 레벨의 디지털 방전전압 데이터에 근거하여 표 2에 도시된 바와 같은 환산테이블로부터 퍼센테이지 형식의 배터리 팩(100)의 잔량을 환산한다(S346). 이 때, CPU(130)는 애플리케이숀 부하량이 50%이하인 경우에 도 5 에서와 동일하게 디지털 방전전압 데이터에 따라 배터리팩(100)의 잔류전하량을 환산한다. 이와는 달리, 애플리케이숀 부하량이 50%이상인 경우에 CPU(130)는 디지털 방전전압 데이터가 1.90V이상이면 배터리팩(100)의 잔량을 85%이상으로, 디지털 방전전압 데이터가 1.90V 내지 1.45V 이면 배터리팩(100)의 잔량을 85% 내지 70%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.45V 내지 1.30V이면 배터리팩(100)의 잔량을 70% 내지 60%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.30V 내지 1.15V이면 배터리팩(100)의 잔량을 60% 내지 50%로, 디지털 방전전압 데이터가 1.15V 내지 1.00V이면 배터리팩(100)의 잔량을 50% 내지 40%로, 그리고 디지털 방전전압 데이터가 1.00V이하이면 배터리팩(100)의 잔량을 40% 내지 30%로 환산한다. 이러한 배터리팩(100)의 잔량 환산은 애플리케이숀 부하량이 크면 배터리팩(100)의 방전전압이 낮아지는 것을 보상하여 배터리팩(100)의 잔량이 정확하게 검출되게 한다. 이러한 배터리 잔량 환산 테이블은 실험치에 근거하여 마련된다. 이 배터리 팩(100)의 잔량은 중간레벨의 디지털 방전전압 데이터와 애플리케이숀 부하량을 로우 및 컬럼 어드레스로 사용하는 배터리 잔량 환산 테이블의 검색에 의하여 좀 더 세밀하게 환산될 수도 있다.

이후, CPU(130)는 이전에 산출된 배터리 잔량이 있는가를 검사하여 최초로 산출된 배터리 잔량인가를 판단한다(S350). 이전에 산출된 배터리팩(100)의 잔량의 유무는 CPU(130)가 휴대용 전자기기에 전력 공급(즉, 파워-온(Power-On))된 후 최초로 배터리팩(100)의 잔량이 측정되었는가를 판단하는 것이다. 다시 말하여, CPU(130)는 산출된 배터리팩(100)의 잔량이 휴대용 전자기기가 구동된 후 최초의 것인가를 판단한다.

최초로 산출된 배터리 잔량이 아닌 경우, CPU(130)는 외부 전원의 접속되어 있는가를 검사한다(S360). 외부 전원의 접속 여부는 기본 입/출력 시스템(Basic Input/Output System)을 CPU(130)가 운용함에 의하여 검출되게 된다. 제S350 단계에서 이전에 산출된 배터리 잔량이 없거나 또는 제S360 단계에서 외부 전원의 접속이 검출되면, CPU(130)는 산출된 배터리 잔량을 현재의 배터리 팩(100)의 잔량으로 자체 내의 레지스터에 저장하여 기준 배터리 잔량을 세트한다(S362). 외부전원이 접속되어진 경우에 산출된 배터리팩(100)의 잔량이 기준 배터리 잔량(즉, 현재의 배터리팩(100)의 잔량)으로 세트되고, 배터리팩(100)이 외부 전원으로부터의 외부 전력에 의하여 충전되는 상태(충전전하량)임을 디스플레이하여 사용자에게 지시된다(S364). 그리고, 상기 저장된 현재의 배터리 팩(100)의 잔량을 표시소자(140)를 통해 디스플레이한다(S390).

이와는 달리, 이전의 산출된 배터리 잔량인 기준 배터리 잔량이 있음과 아울러 외부 전원이 접속되어 있지 않으면, CPU(130)는 기준 배터리 잔량이 산출된 배터리 잔량보다 큰가를 검사한다(S370). 기준 배터리 잔량이 산출된 배터리 잔량보다 크면, CPU(130)는 다시 배터리의 잔량과 기준값을 비교한다(S380). 이때 상기 기준값은 상기 배터리의 최소 요구 전하량의 크기를 나타내는 것으로, 상기 기준값 이하의 전하량이 남은 경우에는 남은 전하량을 주의 깊게 체크하여 시스템을 슬립모드 또는 딥 슬립모드로 전환할 필요가 있다.

상기 기준 값은, 배터리의 종류 및 시스템의 종류에 따라 다르게 설정된다.

상기 제S380단계의 비교 결과, 배터리의 잔량이 기준값보다 큰 경우에, CPU(130)는 기준 배터리 잔량의 값을 한 단계 낮은 값(예를 들면, "15%" 또는 "10%"낮추고 그 낮추어진 배터리 잔량을 기준 배터리 잔량으로서 자체 내의 레지스터에 저장한다(S386).

한편, 상기 제S380단계의 비교 결과, 배터리의 잔량이 기준값 보다 작거나 같은 경우에, CPU(130)는 애플리케이숀 관리모듈(130A)이 검출한 애플리케이숀의 부하량을 기준으로 상기 애플리케이숀의 상태가 과전력 애플리케이숀 상태인지를 판단한다(S382).

이때, 상기 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀 상태이면, 배터리의 잔량을 검출된 배터리 팩(100)의 잔류 전하량으로 갱신하지 않고, 이전에 저장된 배터리 잔량으로 유지한다.

그러나, 상기 제S382단계의 판단 결과 현제 애플리케이숀의 상태가 과전력 애플리케이숀이 아니라면, 기기의 모드를 슬립모드 또는 딥슬립모드로 변환한다(S384).

이들 제S370및 제S386단계에의하여, 휴대용 전자기기가 외부전원으로부터의 외부전력이 아닌 배터리팩(100)으로부터의 방전전력에 의하여 구동되는 경우에 배터리팩(100)의 잔류 전하량에 포함된 오류(에러(Errors))가 제거되게 된다. 배터리팩(100)으로부터의 방전전력에 의하여 휴대용 전자기기가 구동되는 경우에 배터리팩(100)의 방전전압의 비정상적인 상승이 있을 수 있고, 이러한 배터리팩(100)의 방전전압의 비정상적인 상승은 배터리팩(100)의 잔류전하량이 실제의 양에 비하여 많아진 것으로 측정될 수 있다. 이러한 비정상적인 배터리팩(100)의 방전전압의 상승으로 인한 배터리팩(100)의 잔류 전하량에 대한 측정값의 오류가 제S370 및 제S386 단계에 의하여 제거될 수 있다.

제S364 및 제S386 단계의 수행 후나 제S382 단계에서 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀 상태가 아닌 경우, CPU(130)는 기준 배터리 잔량을 표시소자(40)에 공급하여 기준 배터리 잔량이 현재의 배터리 팩(100)의 잔량으로 표시되게 한다(S390).

이렇게 배터리팩(100)의 방전전압에 근거하여 배터리 잔량을 측정함으로써, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전압형 배터리 잔량 측정방법은 증폭된 배터리팩(100)의 방전전압을 배터리 잔량으로 검출하는 경우보다 배터리팩(100)의 잔류 전하량이 정확하게 측정된게 한다.

본 발명의 제 4 실시예에 의한 전압형 배터리 잔량 측정방법이 도 14a 및 도 14b에 도시되어 있다. 본 발명의 제 4 실시예에 의한 전압형 배터리 잔량 측정방법은 제 3 실시예에 의한 전압형 배터리 잔량 측정방법과 현재 애플리케이숀의 상태를 측정하는 방법(S381 및 S383)을 제외하고는 동일하다.

본 발명의 제 4 실시예에서는, 제S380단계의 수행 결과, 배터리의 잔량이 기준값 보다 작거나 같은 경우에, CPU(130)는 현재 저장된 배터리의 잔량과 검출된 배터리 잔량 환산치의 차를 계산한다(S381). 즉, 이전에 저장된 배터리의 잔량치로부터 현재 감소된 배터리의 잔량치가 얼마인지 그 변화량을 검출한다.

이후, CPU(130)는 애플리케이숀 관리모듈(130A)이 검출한 애플리케이숀의 부하량과 제S381 단계에서 계산된 배터리 잔량치의 변화량을 기준으로 상기 애플리케이숀의 상태가 과전력 애플리케이숀 상태인지를 판단한다(S382). 이때, 상기 애플리케이숀의 상태 판단에 대한 기준치는 상기 저장부(180)에 저장되는 것이 바람직하다.

이렇게 배터리팩(100)의 방전전압의 변화량과 애플리케이숀 부하량에 근거하여 애플리케이숀의 상태를 판단하고 이를 근거로 배터리 잔량을 측정함으로써, 배터리팩(100)으로부터의 방전전압에만 근거하여 배터리 잔량을 환산하는 경우보다 배터리팩(100)의 잔류 전하량이 더 정확하게 측정되게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전압형 배터리 잔량 측정 장치 및 방법에서는 배터리팩으로부터의 방전전압의 변동 폭이 증폭되어 배터리팩의 잔류 전하량 이 정확하게 측정되게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 전압형 배터리 잔량 측정기능을 가지는 휴대용 전자기기에서도, 배터리팩으로부터의 방전전압의 변동 폭의 증폭되어 배터리팩의 잔류 전하량이 정확하게 측정됨으로써, 주변회로부의 동작모드가 정확하게 제어되게 된다. 이 결과, 휴대용 전자기기의 사용이 불필요하게 제한되지 않게 됨은 물론 사용자의 중요한 정보가 소실되지도 않게 된다. 이에 더하여, 배터리팩(100)의 방전전압에 근거하여 배터리 잔량이 측정되게 함으로써, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전압형 배터리 잔량 측정방법은 배터리팩의 잔류 전하량이 정확하게 측정될 수 있게 한다. 나아가, 본 발명에 따른 전압형 배터리 잔량 측정방법은 배터리팩(100)의 방전전압 및 애플리케이숀 부하량에 근거하여 배터리 잔량을 측정하여 배터리의 잔류 전하량이 좀 더 정확하게 측정될 수 있게 한다.

이상과 같이, 본 발명이 도면에 도시된 실시 예를 참고하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 삭제
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  5. 배터리의 방전 전압 중 임계 전압 이상의 전압 변동폭을 증폭하는 변동 폭 증폭기; 및
    상기 변동 폭 증폭기에 의하여 증폭된 방전 전압을 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 표시부를 포함하고;
    상기 변동 폭 증폭기는,
    서로 다른 전압레벨을 가지는 임계전압을 각각 발생하는 적어도 2 이상의 기준전압원과;
    배터리의 종류 및 애플리케이숀의 부하량에 따라 상기 2 이상의 기준전압원 중 어느 하나로부터의 임계전압을 선택하는 선택수단; 그리고
    상기 선택수단으로부터의 임계전압보다 높은 상기 배터리의 방전전압성분의 변동폭을 증폭하는 연산증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정장치.
  6. 배터리의 방전 전압 중 임계 전압 이상의 전압 변동폭을 증폭하는 변동 폭 증폭기; 및
    상기 변동 폭 증폭기에 의하여 증폭된 방전 전압을 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 표시부를 포함하고;
    상기 변동 폭 증폭기는,
    서로 다른 전압레벨을 가지는 임계전압을 각각 발생하는 적어도 2 이상의 기준전압원과;
    배터리의 종류 및 애플리케이숀의 부하량에 따라 상기 2 이상의 기준전압원 중 어느 하나로부터의 임계전압을 선택하는 선택수단; 그리고
    상기 선택수단으로부터의 임계전압보다 높은 상기 배터리의 방전전압성분의 변동폭을 증폭하는 트랜지스터 커플링 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 기준전압원의 기준전압은,
    배터리의 종류에 따라 입력전압을 변환하는 다수개의 배터리 레벨 쉬프터와
    애플리케이숀의 부하량에 따라 입력전압을 변환하는 다수개의 모드 레벨 쉬프터에 의해 결정됨을 특징으로 하는 배터리 잔량 측정장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 선택수단은,
    배터리 종류에 따라 상기 다수개의 배터리 레벨 쉬프터 중 하나와 연결되는 제 1 스위치와;
    애플리케이숀의 부하량에 따라 다수개의 모드 레벨 쉬프터 중 하나와 연결되는 제 2 스위치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 배터리 잔량 측정장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 표시부는,
    표시소자와;
    상기 변동 폭 증폭기로부터의 변동폭-증폭된 방전 전압을 디지털 데이터의 형태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 그리고
    중앙처리장치에 구비되어 상기 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 애플리케이숀 관리모듈과;
    상기 아날로그-디지털 변환기로부터의 디지털 방전전압 데이터를 상기 표시소자에 배터리의 잔류 전하량으로서 표시하는 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 애플리케이숀의 부하량에 따라 입력된 배터리의 방전전압을 변환하는 단계와;
    변한된 배터리의 방전전압을 임계전압과 비교하는 단계와;
    상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 낮은 경우, 배터리의 잔량을 "0"으로 설정하는 단계; 그리고
    상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 높은 경우, 상기 방전전압을 배터리의 잔량으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  13. 배터리의 방전전압을 입력하는 단계와;
    상기 배터리의 방전전압을 임계전압과 비교하는 단계와;
    상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 낮은 경우, 배터리의 잔량을 "0"으로 설정하는 단계와;
    상기 배터리의 방전전압이 임계전압보다 높은 경우, 애플리케이숀의 부하량을 검출하는 단계와;
    상기 애플리케이숀의 부하량 및 배터리의 종류에 따라 임계전압을 설정하는 단계와;
    상기 설정된 임계전압을 기준으로 배터리의 방전전압의 변동폭을 증폭하는 단계; 그리고
    상기 증폭된 방전전압을 배터리의 잔량으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  14. 배터리의 방전전압의 변동폭을 증폭하는 단계와;
    상기 변동폭-증폭된 방전전압에 포함된 잡음을 제거하는 단계와;
    상기 잡음성분이 제거된 방전전압을 근거하여 상기 배터리의 잔류전하량을 산출하는 단계; 그리고
    상기 잔류전하량에 포함된 오류를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 오류제거단계는,
    현재 산출된 상기 잔류 전하량이 이전에 산출된 잔류 전하량보다 작은 경우, 현재 산출된 잔류 전하량을 최소 필요 전하량인 기준값과 비교하는 단계와;
    현재 산출된 상기 잔류 전하량이 상기 기준값 보다 작거나 같은 경우, 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀인지 여부를 판단하는 단계와;
    상기 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀 상태인 경우, 배터리 잔량을 유지하는 단계; 그리고
    상기 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀이 아닌 경우, 슬립모드 또는 딥슬립모드 중 하나를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 애플리케이숀의 상태는,
    산출된 잔류 전하량의 변화량 크기에 따라 결정됨을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 애플리케이숀의 상태는,
    현재 산출된 잔류 전하량과 이전에 산출된 잔류 전하량의 차이값의 절대치가 기준값 이상인 경우 과전력 애플리케이숀 상태로 판단됨을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    현재 산출된 상기 잔류 전하량이 상기 기준값 보다 작거나 같은 경우, 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀인지 여부를 판단하는 단계에서,
    현재 산출된 상기 잔류 전하량이 상기 기준값 보다 큰 경우, 배터리 잔량을 현재 산출된 잔류 전하량으로 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    잡음제거단계는,
    상기 변동폭-증폭된 방전전압에 포함된 과도응답성분을 제거하는 단계; 및
    상기 과도응답성분이 제거된 상기 방전전압에 포함된 과도응답성분보다 낮은 고주파수 잡음성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터 리 잔량 측정방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 잔류전하량 산출단계는,
    실험치에 기초하여 미리 마련된 환산테이블에서 상기 변동폭-증폭된 방전전압에 대응하는 상기 배터리의 잔류전하량을 검색하는 것을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    현재 산출된 상기 잔류 전하량이 상기 기준값 보다 작거나 같은 경우, 애플리케이숀이 과전력 애플리케이숀인지 여부를 판단하는 단계 다음으로,
    상기 배터리가 연결되어진 휴대용 전자기기에 외부전원이 연결되어 있는가를 검출하는 단계를 더 포함하고;
    상기 외부전원이 상기 휴대용 전자기기에 연결되어 있지 않은 경우에만, 상기 잔류전하량에 포함된 오류를 제거하는 단계를 수행하도록 함을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 배터리로부터의 방전전압에 의하여 구동되는 주변회로부를 포함하는 휴대용 전자기기에 있어서,
    상기 배터리의 방전 전압의 변동폭을 증폭하는 변동 폭 증폭기와;
    애플리케이숀의 부하량에 대응하여, 측정된 배터리 전압과 실제 배터리 잔량에 대한 데이터가 저장되는 저장부와;
    상기 변동 폭 증폭기에 의하여 증폭된 방전 전압에 근거하여 상기 배터리의 잔류 전하량을 산출하고, 산출된 상기 잔류 전하량에 포함된 오류성분을 제거하고, 오류가 제거된 상기 잔류 전하량에 기초하여 상기 주변회로부의 동작모드를 제어하는 제어부를 포함하고;
    상기 오류성분의 제거는,
    배터리의 잔류 전하량이 낮아지는 경우에만, 배터리의 잔량을 갱신하도록 하고, 상기 배터리의 잔류 전하량이 낮아지는 경우, 애플리케이숀의 상태를 감지하여 상기 애플리케이숀이 과전력 상태가 아닌 경우에만 슬립모드 또는 딥슬립모드로 전환되도록 함에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정기능의 휴대용 전자기기.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 애플리케이숀의 상태판단은,
    현재 산출된 잔류 전하량과 이전 산출된 잔류 전하량의 차이값을 기준으로 판단함을 특징으로 하는 전압방식 배터리 잔량 측정기능의 휴대용 전자기기.
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