KR20000030874A

KR20000030874A - 배터리의 잔류용량 측정방법 및 장치

Info

Publication number: KR20000030874A
Application number: KR1020000014737A
Authority: KR
Inventors: 노태균
Original assignee: 노태균
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2000-06-05

Abstract

본 발명은 배터리의 잔류용량 및 가용시간을 측정하는 방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명은 배터리의 방전전압 곡선을 이용하는 대신에 충전전류와 방전전류를 검출하여 충전지의 잔류용량과 가용시간을 계산하고, 이 데이터를 직렬통신방식으로 응용기기 본체에 통신으로 전송하면, 표시를 응용기기에서 하되 응용기기에 있는 표시장치(이동전화의 LCD창, 비디오카메라의 뷰파인더)에 직접 표시할 수 있으며, 통신 프로토콜만 준수한다면 응용범위에 제한없이 전지 가용시간을 표시할 수 있다. 본 발명은 충전지, 충전지에서 방전된 전류량을 측정하는 수단, 충전지의 충전전류량과 방전전류량 측정수단의 측정치를 비교하여 현재 남은 가용시간과 현재 남은 잔류용량의 비율을 계산하고, 계산된 결과를 시리얼 데이터로 변조하는 프로세서 수단, 프로세서 수단에서 변조한 시리얼 데이터를 출력하는 출력수단을 포함하도록 구성되어, 출력된 시리얼 데이터를 응용기기측에서 수신, 복조, 표시하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리의 잔류용량 측정방법 및 장치 {Method of and apparatus for measuring remaining capacity of battery}

본 발명은 배터리의 잔류용량 및 가용시간을 측정하는 방법과 장치에 관한 것이다.

이동전화기, 비디오 카메라 등의 휴대용 전자기기의 전원장치로서 배터리팩이 반드시 필요하다. 최근에는 배터리팩이 단순히 전원공급의 역할만 하는 것이 아니라, 어느 정도의 용량이 남아있는지 앞으로 얼마나 더 사용할 수 있는지 표시하는 기능이 부가되고 있다. 특히 충전식 배터리의 경우에는 앞으로 충전해야 할 시점을 알아야 하는 것이 매우 중요하기 때문에 이동전화기나 비디오 카메라 등에는 배터리의 잔류용량을 표시하는 기능이 필수적으로 포함되어 있다.

종래에는 배터리 잔류용량을 측정할 때에 배터리의 출력전압 레벨을 체크하는 방법이 사용되고 있었다. 이 방식은 배터리의 방전곡선(방전량에 따라 출력전압이 낮아지는 특성)을 이용하여 전압이 허용최저값보다 떨어지는 경우를 감지하여 충전필요시기를 표시하는 방식이다. 그러나, 이 방식에서는, 배터리의 방전곡선을 측정하는 정밀도가 떨어지고, 배터리 제조업체에 따라 방전곡선이 서로 다르기 때문에 전지의 가용시간 및 잔류용량을 정확히 측정하기가 곤란한 문제가 있었다.

한편, 종래에는 배터리에 직접 전지의 잔량을 표시하는 방식이 있었다. 그러나, 응용기기가 소형화되는 추세에 따라 배터리 크기의 축소가 필연적이기 때문에 배터리측에 전지의 잔량을 표시하려면 배터리팩에 포함되는 충전지의 용량이 작아지게 되는 문제가 있다.

이에 출원인은 배터리의 방전전압 곡선을 이용하는 대신에 충전전류와 방전전류를 검출하여 충전지의 잔류용량과 가용시간을 계산하고, 이 데이터를 직렬통신방식으로 응용기기 본체에 통신으로 전송하면, 표시를 응용기기에서 하되 응용기기에 있는 표시장치(이동전화의 LCD창, 비디오카메라의 뷰파인더)에 직접 표시할 수 있으며, 통신 프로토콜만 준수한다면 응용범위에 제한없이 전지 가용시간을 표시할 수 있는 목적을 갖는 본 발명을 하게 되었다.

도1은 본 발명에 따른 방법의 순서도.

도2는 본 발명에 따른 배터리의 블록구성도.

도3은 본 발명에 따른 배터리에 관계된 응용기기의 블록구성도.

<도면 주요부의 설명>

11: 충전지, 13: 센서, 15: 전류누적산기, 17: 프로세서, 19: 정전압소자, 21: 응용기기 프로세서, 23: 표시기

본 발명에 따른 배터리 잔류용량 측정방법은 충전지를 충전할 때에 충전전류를 검출하여 누적산하고 누적 충전전류량(C)을 저장하는 단계, 충전지의 방전시 방전전류를 검출하여 누적산하고 누적 방전전류량(D)을 산출하는 단계, 충전전류량(C)와 방전전류량(D)을 비교하여 현재 충전지에 남아 있는 잔류용량의 상대적 비율(A)과 앞으로 사용가능한 가용시간(T)을 계산하는 단계, 상기 A 및 T 데이터를 시리얼데이터로 변조하여 출력하는 단계, 상기 시리얼데이터를 응용기기에서 수신하여 복조하고 표시하는 단계로 구성된다.

위에서, 잔류용량의 상대적 비율(A)은 현재 충전지에 방전되고 남은 전류량과 원래 충전된 전류량의 비로써 결정된다. 즉, A=(C-D)/C의 공식을 이용하여 계산될 수 있다. 또한, 가용시간(T)은 충전지의 충전전류량에 따른 가용시간 데이터를 룩업테이블(lookup table)로 메모리에 기억시켜 두었다가 프로세서에 의해 현재 남아있는 전류량에 대응하는 가용시간을 읽음으로써(READ) 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 잔류용량 측정장치는 충전지, 충전지에서 방전된 전류량을 측정하는 수단, 충전지의 충전전류량과 방전전류량 측정수단의 측정치를 비교하여 현재 남은 가용시간과 현재 남은 전류량의 비율을 계산하고 계산된 결과를 시리얼 데이터로 변조하는 프로세서 수단, 프로세서 수단에서 변조한 시리얼 데이터를 출력하는 출력수단을 포함하도록 구성되어, 출력된 시리얼 데이터를 응용기기측에서 수신, 복조, 표시하는 것을 특징으로 한다.

충전지의 방전 전류 측정수단으로는 전류감지 센서와 전류누적산기를 포함할 수 있다.

도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 배터리 잔류용량 측정방법의 순서도이다. 본 발명에 따른 배터리 잔류용량 측정방법은 충전지를 충전할 때에 충전전류를 검출하여[101] 누적산하고 누적 충전전류량(C)을 저장하는 단계[103], 충전지의 방전시 방전전류를 검출하여[105] 누적산하고 누적 방전전류량(D)을 산출하는 단계[107], 충전전류량(C)과 방전전류량(D)을 비교하여 현재 충전지에 남아 있는 잔류용량의 상대적 비율(A)과 앞으로 사용가능한 가용시간(T)을 계산하는 단계[109], 상기 A 및 T 데이터를 시리얼데이터로 변조하여 출력하는 단계[111], 상기 시리얼데이터를 응용기기에서 수신하여[201] 복조하고[203] 표시하는[205] 단계로 구성된다.

위에서, 충전전류와 방전전류의 검출은 전류검출 센서에 의해 이루어질 수 있고, 누적 충전전류량(C)과 누적 방전전류량(D)은 적분기로 구성되는 전류누적산기에 의해 수행될 수 있다. 또한, A와 T의 계산과 데이터변조는 마이크로프로세서에 이루어질 수 있다.

잔류용량의 상대적 비율(A)은 현재 충전지에 방전되고 남은 전류량과 원래 충전된 전류량의 비로써 결정된다. 즉, A=(C-D)/C의 공식을 이용하여 계산될 수 있다. 또한, 가용시간(T)은 충전지의 충전전류량에 따른 가용시간 데이터를 룩업테이블(lookup table)로 메모리에 기억시켜 두었다가 프로세서에 의해 현재 남아있는 전류량에 대응하는 가용시간을 읽음으로써(READ) 이루어질 수 있다.

도2와 도3은 본 발명에 따른 배터리 잔류용량 측정장치의 구성블록도이다. 도2에서, 본 발명은, 니켈카드뮴 또는 리튬이온 등의 충전지(11)가 있고, 충전지에 충전되는 또는 충전지에서 방전되는 전류를 감지하는 센서(13)가 연결되어 있다. 센서(13)에서 감지된 충전전류와 방전전류는 전류누적산기(15)에 의해 누적된 전류량으로서 프로세서(17)로 입력된다. 프로세서(17)에서는 누적 충전전류량과 방전전류량을 비교하여 현재 충전지(11)에 남아 있는 잔류용량의 상대적 비율과 앞으로 사용가능한 시간을 계산하고 이 계산치를 시리얼데이터로 변조하여 출력한다.

본 발명에 따른 배터리 잔류용량 측정장치의 작용을 설명하면서, 도1을 참조하여 본 발명의 방법에 대해서 함께 설명한다.

충전지(11)는 외부단자 (+), (-)를 통해 충전어댑터로부터 충전이 된다. 충전될 때의 충전전류는 센서(13)에 의해 감지되는데, 감지된 충전전류는 전류누적산기(15)에 의해서 누적 충전전류량(C)으로 출력된다. 충전전류량 C는 프로세서(17)로 입력되어 프로세서 내의 메모리에 기준값(reference)으로 저장된다.

전류량이란 시간과 전류의 곱으로 정의되는 물리량인데, 전류량이 1300mAh라 하면 1시간동안 1300mA의 전류를 사용할 수 있다는 의미이다. 전류누적산기(15)는 이 전류량을 시간에 따라 적분하여 일정한 시간동안 누적된 전류량을 결과치로서 출력하는 장치이다. 이렇게 입력되는 전류값을 적분기를 이용하여 누적하는 장치는 적분기를 이용하여 구현할 수 있는데, 동기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 관용기술이다.

한편, 응용기기 등의 부하에 의해 충전지(11)에서 방전을 하면 센서(13)는 충전지의 방전전류를 감지한다. 충전지(11)에서 방전되는 전류가 센서(13)에 의해 검출되면 검출된 전류는 전류누적산기(15)에 입력되어 누적 방전전류량(D)으로 출력된다.

누적 방전전류량 D는 프로세서(17)에 입력되어 메모리에 기억되어 있는 충전전류량 C와 비교하여 앞으로 사용가능한 잔류용량(A)과 가용시간(T)을 계산한다. 사용가능한 잔류용량은 A=(C-D)/C 로 계산할 수 있고, 가용시간 T는 당해 충전지에 충전된 전류량에 대한 가용시간을 룩업테이블(lookup table)로 메모리에 저장해 두고 현재 남아있는 잔류용량 A에 대한 가용시간 T를 얻는 방식으로 산출가능하다.

프로세서(17)는 계산한 잔류용량(A)과 가용시간(T)을 시리얼데이터로 변환(modulation)하여 출력포트를 통해 출력한다. 이 시리얼데이터 출력은 본 발명의 배터리가 사용될 응용기기로 동기 또는 비동기 직력통신으로 전송되어 응용기기 자체의 프로세서(21)에 의해 응용기기에서 원하는 형식으로 복조(demodulation)된 다음 표시기(23)에 적절한 방법으로 표시된다.

도2에서, 프로세서(17)와 전류누적산기(15) 또는 센서(13)에 공급되는 전원은 충전지(11)로부터 이용할 수 있는데, 정전압소자(19)에 의해 정전압으로 공급된다.

본 발명은 충전지의 전압을 측정하지 않기 때문에 잔류용량과 가용시간 표시의 정확도를 높힐 수 있고, 배터리측에서 잔류용량을 표시하지 않기 때문에 동일한 크기로 충전지의 용량을 늘릴 수 있다.

또한, 전지의 가용시간과 잔류용량을 직렬통신 방식으로 배터리에서 응용기기로 전송할 수 있기 때문에, 장차 이용될 응용기기의 응용분야(예로서, 캠코더의 뷰파인더, 이동전화의 액정표시장치 등)에 가용시간과 잔류용량을 직접 표시할 수 있고, 전송된 정보를 이용하여 응용기기에서 나름대로 부가기능을 추가하여 차별화된 품질의 응용기기를 설계할 수 있으며, 배터리와 응용기기 사이의 통신방식(protocol)을 준수한다면 응용범위에 제한없이 배터리의 가용시간과 잔류용량을 표시할 수 있다.

Claims

충전지를 충전할 때에 충전전류를 검출하여 누적산하고 누적 충전전류량(C)을 저장하는 단계,

충전지의 방전시 방전전류를 검출하여 누적산하고 누적 방전전류량(D)을 산출하는 단계,

충전전류량(C)와 방전전류량(D)을 비교하여 현재 충전지에 남아 있는 잔류용량의 상대적 비율인 잔류용량(A)과 앞으로 사용가능한 가용시간(T)을 계산하는 단계,

상기 잔류용량 A 및 가용시간 T 데이터를 시리얼데이터로 변조하여 출력하는 단계,

상기 시리얼데이터를 응용기기에서 수신하여 복조하고 표시하는 단계로 구성되는 배터리 잔류용량 측정방법.
청구항 1에서,

잔류용량(A)은 현재 충전지에 방전되고 남은 전류량과 원래 충전된 전류량의 비로써 결정되고,

가용시간(T)은 충전지의 충전전류량에 따른 가용시간 데이터를 룩업테이블(lookup table)로 메모리에 기억시켜 두었다가 현재 남아있는 전류량에 대응하는 가용시간을 읽음으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 잔류용량 측정방법.
청구항 1 또는 2에서,

충전전류와 방전전류의 검출은 전류검출 센서에 의해 이루어지고,

누적 충전전류량(C)과 누적 방전전류량(D)은 적분기로 구성되는 전류누적산기에 의해 이루어지고,

A와 T의 계산과 데이터변조는 마이크로프로세서에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 잔류용량 측정방법.
응용기기(appliance)에 전원을 공급하는 배터리가

충전지,

충전지에서 방전된 전류량을 측정하는 수단,

충전지의 충전전류량과 방전전류량 측정수단의 측정치를 비교하여 가용시간과 잔류용량을 계산하고, 계산된 결과를 시리얼 데이터로 변조하는 프로세서 수단,

프로세서 수단에서 변조한 시리얼 데이터를 출력하는 출력수단을 포함하도록 구성되어,

출력된 시리얼 데이터를 응용기기측에서 수신, 복조, 표시하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔류용량 측정장치.
청구항 4에서, 전류측정수단은 센서와 전류누적산 수단으로 구성되어, 충전지의 충전전류와 방전전류를 센서가 검출하면 전류누적산 수단에서 각각 누적 충전전류량(C)과 누적 방전전류량(D)을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔류용량 측정장치.
청구항 5에서, 프로세서 수단은 충전지의 누적 충전전류량(C)을 저장하고 있는 메모리수단을 추가로 포함하는 배터리 잔류용량 측정장치.
청구항 5 또는 6에서, 프로세서 수단은

잔류용량(A)을 A=(C-D)/C 로 계산하고,

가용시간(T)은 당해 충전지에 충전된 전류량에 대한 가용시간을 룩업테이블(lookup table)로 메모리에 저장해 두고 현재 남아있는 잔류용량 A에 대한 가용시간 T를 얻는 것을 특징으로 하는 배터리 잔류용량 측정장치.