KR20000026794A - 전지잔량 확인장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지잔량 확인장치에 관한 것으로, 일반적으로는 기기내에 장착된 2차전지와 병렬접속되어 충방전시의 전압을 측정토록 하여 전지의 잔량을 확인토록 하였지만, 이는 방전시의 전압변화폭이 작아 검출하기 어려울 뿐만 아니라, 전지의 일정량 소모시에는 전압이 급속하게 저하되어 통화시에 갑작스런 통화차단이 되거나, 통화감이 떨어지는 문제점이 야기되는 바,

본 발명은 2차전지에 직렬로 접속시킨 전류검출 장치로부터 충전시의 전하량과 방전시의 전하량을 측정하여, 방전전하량으로부터 2차전지의 잔량을 계산토록 함으로써, 사용자가 손쉽게 전지의 잔량을 알아 볼 수 있도록 함과 동시에 이로부터 사용가능한 시간을 추측할 수 있도록 하여, 사용편의성을 향상시키도록 한다.

Description

전지잔량 확인장치

본 발명은 전지잔량 확인장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 휴대폰과 같이 일정량 전력을 충전한 후 충전된 전류로써 기기를 구동시키는 장치에 있어서, 기기사용에 따른 방전시 기준치 이하의 전류감소가 발생하면 방전중단을 하여 전력을 오프시키도록 함으로써, 기준치 이하의 전압강하를 검출하는 것 보다 정확한 사용잔량을 찾을 수 있어, 기기의 안정성과 최대의 효율을 구비할 수 있는 전지잔량 확인장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 충전 사용기기 예컨데, 휴대폰과 같이 일정시간 사용후에는 반드시 충전을 해야 하는 장치들은, 충전기를 사용하게 되며 이러한 충전기사용시에는 휴대폰 자체에서 과다충전을 방지토록 소정 회로를 구비하게 된다.

그리고 이러한 과다충전 방지를 위한 회로 뿐만 아니라, 휴대폰 자체 로드저항으로 소비되는 전력이 일정량 이하로 저하되지 않도록 하기 위한 기기보호 회로가 부가된다. 이때 로드저항으로 일정량의 전력저하를 감지하는 것은, 전지의 단자전압차를 이용하는 것으로써, 방전직전 또는 충전직후의 전압과 로드저항으로 소모되는 전압의 계속적인 측정으로부터 그 전압차를 계산하여 소비전원을 온/오프 스위칭하는 것이다.

그러면 이와 같은 전지잔량 측정에 따른 종래 구성을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1a는 휴대폰의 충전에 따른 충전전압을 나타내는 그래프이고, 도 1b는 휴대폰을 사용할 때 방전에 따른 전압변화를 나타낸 그래프로서, 충전시작점(A)에서 충전완료시점(B)사이는 완만한 곡선을 형성하고 있으며, 방전시작점(C)에서 방전완료시점(D)은 양 끝단 즉, C점에서 일정시간 이후점 C′인 ‘가’시점과 D에서 일정시간 이전의 시점 D′인 ‘다’시점에서 급격한 전압변화를 보이고 ‘나’시점에서는 완만한 형태를 이루고 있다.

따라서 전압차를 검출할 때는, 상기 C점의 전압과 D점의 전압차인 V를 검출하는 것이다. 그러면 이와 같은 전압차 검출을 위한 구성을 도 2에 의거 설명하면 다음과 같다.

우선 기기와 별도로 구비되어, 교류전원을 정류시켜 직류전원인 충전전원을 공급하기 위한 충전기(70)와, 기기내부에 장착되어 이 충전기(70)로부터 일정량의 전력을 공급받아 이를 축전시켜 부하접속시 방전시키는 2차전지(71)와, 이 2차전지(71)와 병렬접속되어 전지의 충방전 전압을 검출하는 전압검출 장치( VOLTAGE DETECTER ; 72)와, 이 전압검출 장치(72)에서 검출된 방전전압이 소정치 이하이면 부하(73)로 유입되는 방전전압을 차단시키는 스위치(SW)로 구성된다.

그리고 이와 같은 구성은, 상기한 충전기(70)로부터 2차전지(71)로 충전전원을 공급하게 되는데, 이는 도 1a의 A시점과 같이 약간의 전압변화만을 유발시키게 된다. 이후 2차전지(71)로 계속적인 충전상태를 유지하게 되면, 상기 A시점과 B시점사이와 같이 2차전지(71)의 충전전압은 변화를 갖지 않게 된다. 이는 전압검출장치(72)에서 2차전지(71)와의 병렬전압을 측정하여 얻어지는 것이다.

한편, 사용자가 충전을 정지하고 휴대폰을 사용하게 될 때 즉, 충전기(70)가 2차전지(71)로부터 분리되고, 이 2차전지(71)의 충전전력이 상기한 부하(73)로 공급되면, 예시도면 1b의 C점과 C′점사이와 같은 전압감소가 나타나게 된다.

또한 이 2차전지(71)로부터 스위치(SW)를 통해 부하(73)로 전력공급이 계속적으로 이루어지면, 예시도면의 ‘나’와 같이 일정 시간동안 전압감소가 미소하게 이루어진다. 여기서 전압감소량을 상기 전압검출 장치(72)에서 항시 측정을 하게 되는데, 휴대폰의 사용량이 일정시간 이후에 상기한 ‘다’구간에 이르게 될 때 전압검출 장치(72)가 이를 감지토록 한다.

이는 그래프 1b에 나타난 바와 같이, C점의 전압과 D점의 전압차를 감지하는 것으로, 상기 전압검출 장치(72)는 C점의 전압을 기점으로 일정 전압차를 발견할 수 있는 D점에서 상기 스위치(SW)를 부하(73)로부터 오프시키는 것이다. 그리하여 통화시 전력미비로 인한 회로의 불안정상태를 방지토록 함과 동시에 사용상의 불쾌감을 제거하는 것이다.

한편, 상기 전압검출 장치는 2차전지와 병렬접속되어 전압을 측정하도록 하며 이때 방전전압이 기준치 이하일 경우에 부하로 유입되는 전력을 차단시키는 구조로 되어 있다. 따라서 이러한 기능은 상기한‘다’구간에서 이루어지도록 하고 있으며,‘나’구간에서는 전압변동이 미소하기 때문에 전지의 잔량을 측정하기가 어려워 이를 디스플레이 할 수 없다. 결국 사용자가‘다’구간에서 긴급한 통화를 하고 있을 경우에는, 전압의 급격한 저하로 인해 통화의 질이 떨어지거나 부득이하게 통화를 정지해야 하는 불편한 점이 야기되는 것이다.

본 발명은 이와 같은 문제점에서 착안된 것으로, 휴대폰의 2차전지 잔량확인 방법을 전압측정에서 전류측정 방법으로 변환시켜, 충전전류와 방전전류를 비교한 후 방전전류량에 따라 전류의 잔량을 디스플레시키도록 함으로써, 전압검출시와는 달리 전압급강하로 인한 통화단절 또는 불안정한 통화현상을 제거할 수 있고, 전류의 잔량으로부터 통화량을 예측할 수 있어, 사용상의 편의성과 휴대폰 시스템의 질적 향상을 도모하는 전지잔량 확인장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 충전기와 휴대폰내의 2차전지가 병렬로 구비된 충전장치에 있어서, 상기 2차전지로 인가되는 전류를 전압으로 전환시키는 I/V 컨버터와, 이 I/V 컨버터의 출력단에 연결되어 입력되는 전압을 디지털신호로 변환시키는 A/D컨버터와, 이 A/D 컨버터의 출력데이터를 인가받아 충방전 전류량에 따른 연산을 수행하는 마이컴과, 이 마이컴의 입력포트에 접속되어 해당 전압으로부터 전류량을 측정하기 위해 일정 펄스를 공급하는 펄스제네레이터와, 상기 마이컴의 출력포트에 연결되어 마이컴의 연산결과를 표시하는 디스플레이로 구성된 전류검출부가 2차전지와 직렬접속되어짐을 특징으로 한다.

도 1a는 일반적으로 충전할 때 변화되는 전압곡선을 나타낸 그래프이고,

도 1b는 일반적으로 방전할 때 변화되는 전압곡선을 나타낸 그래프이며,

도 2는 일반적으로 사용되는 전압측정에 의한 전지의 잔량을 검출하기 위한 블록도이고,

도 3a는 본 발명에서 이용될 충전시의 전류변화량을 나타내는 그래프이며,

도 3b는 본 발명에서 이용될 방전시의 전류변화량을 나타내는 그래프이고,

도 4는 본 발명을 나타내는 블록도이며,

도 5는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 충전기 2 : 전류검출 장치

3 : 2차전지 4 : 부하

5 : I/V 컨버터 6 : A/D 컨버터

7 : 마이컴 8 : 디스플레이

9 : 펄스제네레이터 SW : 스위치

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명을 예시되어진 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 원리를 설명하기 위해 충전시의 전류변화를 나타내는 그래프와, 방전시의 전류변화를 나타내는 그래프는 도 3a 및 도 3b로 참조되며, 이러한 도면에 의거 충전시의 그래프는 충전시작점(A)에서부터 충전완료점(B)까지 전류변화량을 나타냄과, 방전시의 그래프는 방전시작점(C)에서 방전완료점(D)까지 전류변화량을 나타내고 있다.

이와 같은 그래프는 X축이 시간축이며, Y축이 전류량을 나타내고 있어 단위시간당 전류 변화량의 총합으로서, 전체 충전전류와 방전전류를 표시하고 있는 것이다. 따라서 " I = ∫i(t)dt " 가 충전전류이며, " I = -∫i(t)dt " 가 방전전류가 된다.

그러면 여기서 충방전전류를 검출하기 위한 장치를 예시도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 4는 본 발명의 블록도로서, 교류전원을 정류시켜 직류전원인 충전전원을 공급하기 위한 충전기(1)와, 기기내부에 장착되어 이 충전기(1)로부터 일정량의 전력을 공급받아 이를 축전시켜 부하접속시 방전시키는 2차전지(3)와, 이 2차전지(3)와 직렬접속되어 전지의 충방전시 전류를 검출하는 전류검출 장치(VOLTAGE DETECTER ; 2)와, 이 전류검출 장치(2)에서 검출된 충방전전류로부터 충전완료시의 전하량과 방전시의 전하량을 비교하여 그 차이가 소정치 이하이면 부하(4)로 유입되는 방전전하를 차단시키는 스위치(SW)로 구성된다.

또한 상기한 전류검출 장치(2)의 구성은 도 5로서 블록화 시킬 수 있으며, 이는 먼저 충전기(1)로부터 2차전지로 인가되는 전류를 전압으로 전환시키는 I/V 컨버터(5)와, 이 I/V 컨버터(5)의 출력단에 연결되어 입력되는 전압을 디지털신호로 변환시키는 A/D컨버터(6)와, 이 A/D 컨버터(6)의 출력데이터를 인가받아 충방전 전류량에 따른 충전량과 방전량의 차이를 연산하는 마이컴(7)과, 이 마이컴(7)의 입력포트에 접속되어 해당 전압을 미분하여 전류량을 측정할 수 있도록 일정 펄스를 공급하는 펄스제네레이터(9)와, 상기 마이컴(7)의 출력포트에 연결되어 마이컴(7)의 연산결과를 표시하는 디스플레이(8)로 구성된다.

그리고 이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면, 우선 사용자가 휴대폰을 충전하고자 충전기(1)를 사용하게 되는데, 이때 충전기(1)는 상기한 스위치(SW)의 a접점에 의해 전류검출장치(2)로 인가된다. 따라서 이 전류검출장치(2)로 인가된 전류는 I/V 컨버터(5)와 2차전지(3)로 유입되며, 이때 I/V 컨버터(5)는 입력전류에 따른 해당 전압으로 변환시키게 된다.

그러면 이렇게 변환된 전압은 상기한 A/D 컨버터(6)로 인가되어, 아나로그 형태의 입력전압은 디지트화된 신호로 변환된다. 결국 입력전압에 상응하도록 데이터처리되어 마이컴(7)으로 전송되는데, 이와 동시에 이 마이컴(7)은 펄스제네레이터(9)로부터 일정 펄스폭 예컨데, A/D 컨버터(6)의 데이터가 소정 주기로 마이컴(7)으로 인가되기 위한 시간대의 구현파신호를 공급받게 된다.

이로인해 상기한 마이컴(7)은, 입력되는 구현파신호의 한 주기당 A/D 컨버터(6)의 출력데이터를 인가받아 이를 합산하게 되는데, 합산에 따른 결과는 충전기(1)에서 2차전지(3)로 유입된 충전전류의 합으로 설정하게 된다.

그리고 이러한 결과치는 마이컴(7)의 제어하에 디스플레이(8)를 거쳐 표시되도록 함에 따라 상기 도 3a의 A시점에서 B시점까지의 충전량을 나타내는 것으로, 이후 사용자가 2차전지(3)의 충전완료에 따라 휴대폰을 사용할 때에는 스위치(SW)가 B점접으로 절환됨과 동시에 부하(4)에 따른 방전을 시작하게 된다.

그러면 이러한 방전은 2차전지(3)로부터 전류검출 장치(2)를 통해 스위치(SW)를 거쳐 부하(4)로 그 방전경로가 설정되며, 이때도 상기와 마찬가지로 방전전하는 I/V 컨버터(5)의 입력단자를 거쳐 부하(4)로 인가된다. 그리고 I/V 컨버터(5)는 현재 유입되는 전류량을 전압으로 변환시키고, 다시 A/D 컨버터(6)를 통해 입력전압에 상응하는 소정 데이터로 변환출력시키는 것이다.

또한 상기 데이터의 출력은 마이컴(7)으로 전송되며, 이때 펄스제네레이터(9)로부터 데이터 인에이블 신호를 전송받게 된다. 그리고 이 인에이블 신호로부터 한 주기당 A/D 컨버터(6)의 출력데이터를 인가받아 계속적인 합산을 수행토록 하는 것이다. 따라서 이러한 합산은 휴대폰을 사용할 때 소모되는 전력으로 앞서 설명된 충전 전하량과 비교를 하게 된다.

결국, 이러한 충방전 전하량의 비교는 충전량과 방전량의 차이를 계산하는 것으로, 그 차이가 휴대폰의 사용가능한 량으로 산출되는 것이다. 또한 이러한 산출결과는 마이컴(7)의 출력포트에 접속된 디스플레이(8)를 통해 사용자가 손쉽게 알아 볼 수 있도록 한다.

여기서 디스플레이(8)의 출력형태는 백분율로 표시가능하여, 사용자의 이해력을 향상시킬 수 있음은 물론이다.

이와 같이 본 발명은, 일반적인 전압측정에 의해 휴대폰의 2차전지의 잔량을 확인함을 탈피하여, 충전시 전체 전류의 측정량과 방전시 모든 전류의 측정치를 디지트화시킨 후 이를 감산에 의해 결과치를 디스플레이시키도록 함으로서, 사용자가 기기를 사용할 때 전지의 사용가능한 전류량과 이 전류량에 비례한 사용 시간을 손쉽게 알아 볼 수 있게 됨에 따라, 통화시 충전전압의 부족으로 인한 통화차단과 잡음에 의한 통화의 불쾌감을 미연에 방지할 수 있음은 물론, 충전시기의 정확한 포인트를 설정하기가 수월하여, 기기의 사용효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 휴대폰의 내부에 장착되어 기기의 전력을 부하(4)로 공급하는 2차전지(3)와, 이 2차전지(3)와 병렬접속되어 외부의 전력을 충전시키는 충전기(1)가 구비된 기기의 충방전회로에 있어서,

   상기 2차전지(3)와 직렬접속되어 충방전되는 전류량을 측정하여 충전량 대 방전량의 차이를 계산한 후 그 결과치에 따른 전지의 잔량을 디스플레이시키는 전류검출 장치(2)가 구비된 것을 특징으로 하는 전지잔량 확인장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류검출 장치(2)는 입력되는 전류를 전압으로 변환시키는 I/V 컨버터(5)와, 이 I/V 컨버터(5)의 출력단에 접속되어 입력전압에 상응하는 디지털신호로 변환시키는 A/D 컨버터(6)와, 이 A/D 컨버터(6)의 출력데이터를 전송받아 충전할 때와 방전할 때의 전하량을 비교출력하는 마이컴(7)과, 이 마이컴(7)의 입력포트에 접속되어 상기 A/D 컨버터(6)의 출력데이터를 일정 주기로 인에이블 시키기 위해 소정 펄스를 공급하는 펄스제네레이터(9)와, 상기 마이컴(7)의 출력포트에 연결되어 충방전 전하량의 비교출력에 따른 결과를 백분율로 표시하는 디스플레이(8)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지잔량 확인장치.