KR20030008501A - Battery apparatus with self-diagnosis and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고장여부를 자체진단하여 사용자에게 배터리장치의 상태를 표시할 수 있는, 자체진단 기능을 갖는 배터리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery device having a self-diagnostic function, which can display a state of a battery device to a user by self-diagnosing a failure.
현재 노트PC, PDA, Handheld PC 등의 휴대용 컴퓨터장치에 사용되는 배터리장치로는 주로 스마트배터리가 사용된다.Currently, a smart battery is mainly used as a battery device used in portable computer devices such as notebook PCs, PDAs, and handheld PCs.
스마트배터리는 배터리 내부에 마이크로 컨트롤러를 구비하여 배터리를 사용하는 휴대용 전자장치에 배터리에 대한 여러 가지 정보를 제공한다. 스마트배터리가 제공하는 정보는 제조업체 정보, 배터리의 잔류용량정보 등, 전자장치의 전원관리를 위한 데이터이다. 스마트배터리가 장착되는 전자장치들은 이 기능을 이용하여 이 기능을 이용하여 배터리잔량을 표시하고 배터리 잔량정보에 적합한 전원관리 시스템의 해당동작을 수행한다.Smart batteries have a microcontroller inside the battery to provide various information about the battery to portable electronic devices that use the battery. The information provided by the smart battery is data for power management of the electronic device, such as manufacturer information and remaining capacity information of the battery. Electronic devices equipped with smart batteries use this function to display the remaining battery capacity and perform the corresponding operation of the power management system suitable for the remaining battery information.
이러한, 스마트배터리에 이상이 발생했을 경우에는 배터리검사를 위한 별도의 장치를 이용하여 배터리의 상태를 진단함으로써 불량여부를 판단하여야 한다. 따라서, 배터리의 이상이 의심되는 경우, 사용자는 A/S센터 등의 배터리 제조업체에 검토를 의뢰하여야만 배터리의 고장여부를 확인할 수 있다는 불편함이 있다.In the event of an abnormality in the smart battery, it is necessary to determine whether it is defective by diagnosing the state of the battery using a separate device for battery inspection. Therefore, in case of suspecting a battery abnormality, the user is inconvenient to check whether the battery has to be broken only by requesting a review from a battery manufacturer such as an A / S center.
따라서, 본 발명의 목적은 고장여부를 자체진단 할 수 있는 배터리장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a battery device capable of self-diagnosis of failure.
도 1은 휴대용전자장치에 장착되는 배터리장치의 회로도,1 is a circuit diagram of a battery device mounted on a portable electronic device;
도 2는 본 발명에 따른 배터리장치의 제어블럭도,2 is a control block diagram of a battery device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 배터리장치의 불량여부에 따라 코딩된 데이터의 예3 is an example of data coded according to whether or not a battery device according to the present invention is defective;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 배터리팩 3 : 퓨즈1: Battery Pack 3: Fuse
5 : FET 9 : 컨트롤러5: FET 9: controller
11 : LED20 : 제어부11: LED20: control unit
22 : FET감지부24 : 퓨즈감지부22: FET detection unit 24: fuse detection unit
26 : 과충전감지부28 : 과충전카운터26: overcharge detection unit 28: overcharge counter
30 : 과장전감지부32 : 과방전카운터30: exaggeration detection unit 32: over discharge counter
34 : 배터리셀감지부36 : 용량감지부34: battery cell detection unit 36: capacity detection unit
38 : 메모리40 : 데이터인터페이스38: memory 40: data interface
상기 목적은, 본 발명에 따라, 충전가능한 배터리팩과, 상기 배터리팩의 과부하시 전원을 차단하는 전원차단부를 포함하는 배터리장치에 있어서, 외부접속 가능한 데이터인터페이스와; 상기 배터리팩의 상태 및 상기 전원차단부의 상태를 감지하는 배터리상태감지부와; 상기 배터리상태감지부의 상태데이터를 상기 데이터인터페이스를 통해 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체진단기능을 갖는 배터리장치에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery device including a rechargeable battery pack and a power cut-off unit which cuts off power when the battery pack is overloaded. A battery state sensing unit sensing a state of the battery pack and a state of the power cutoff unit; It is achieved by a battery device having a self-diagnostic function, characterized in that it comprises a control unit for outputting the state data of the battery state detection unit through the data interface.
여기서, 상기 배터리상태감지부는 상기 배터리팩의 충전 및 방전을 위한 최소단위인 배터리셀의 충전 및 방전 전압를 감지하는 배터리셀감지부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리셀감지부를 통해 감지된 상기 배터리셀의 충전 및 방전 전압에 대한 데이터를 상기 데이터인터페이스를 통해 외부에 제공함으로써 배터리셀 불량을 진단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Here, the battery state detection unit includes a battery cell detection unit for detecting the charge and discharge voltage of the battery cell which is the minimum unit for charging and discharging the battery pack, the control unit of the battery cell detected through the battery cell detection unit It is desirable to provide data on the charge and discharge voltage to the outside through the data interface to diagnose the battery cell failure.
그리고, 상기 배터리상태감지부는 상기 배터리팩의 충전시 충전용량을 감지하는 용량감지부를 포함하고, 상기 제어부는 충전시 상기 용량감지부로부터 감지된 상기 배터리팩의 상기 충전용량을 상기 배터리팩의 최초충전시의 충전용량과 대비하여 감소된 충전용량을 산출하고, 상기 데이터인터페이스를 통해 상기 감소된 충전용량을 외부에 제공하여, 배터리의 교환여부를 판단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The battery state detecting unit may include a capacity detecting unit detecting a charging capacity when the battery pack is charged, and the controller is configured to initially charge the charging capacity of the battery pack detected from the capacity detecting unit during charging. It is desirable to calculate the reduced charging capacity in comparison with the charging capacity of the city and to provide the reduced charging capacity to the outside through the data interface to determine whether the battery is replaced.
또한, 상기 배터리팩의 과부하시 전원을 차단하는 전원차단부은 퓨즈를 포함하고; 상기 배터리상태감지부는 상기 퓨즈의 단락여부를 감지하는 퓨즈감지부를 포함하며; 상기 제어부는, 상기 퓨즈감지부를 통해 감지된 상기 퓨즈의 상태에 대한 데이터를 상기 데이터인터페이스를 통해 외부에 제공하도록 할 수 있다.In addition, the power cut-off unit for cutting off power when the battery pack is overloaded, includes a fuse; The battery state detecting unit includes a fuse detecting unit detecting whether the fuse is short-circuited; The control unit may provide data on the state of the fuse detected through the fuse detector to the outside through the data interface.
그리고, 상기 배터리팩의 과부하시 전원을 차단하는 전원차단부은 FET를 포함하고; 상기 배터리상태감지부는 상기 FET의 양단전압을 통해 상기 FET의 불량여부를 감지하는 FET감지부를 포함하며; 상기 제어부는, 상기 FET감지부를 통해 감지된 상기 FET의 상태에 대한 데이터를 상기 데이터인터페이스를 통해 외부에 제공하는 것도 가능하다.The power cut-off unit which cuts off the power when the battery pack is overloaded includes a FET; The battery state detecting unit includes a FET detecting unit detecting whether the FET is defective through voltages across the FET; The control unit may provide data on the state of the FET sensed through the FET detector to the outside through the data interface.
그리고, 상기 배터리상태감지부는 상기 배터리팩의 과충전여부를 감지하는 과충전감지부를 포함하고; 상기 제어부는 상기 과충전감지부로부터 감지된 과충전횟수를 상기 데이터인터페이스를 통해 외부에 제공하여 배터리의 상태에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있다.The battery state detecting unit includes an overcharge detecting unit detecting whether the battery pack is overcharged or not; The controller may provide accurate information on the state of the battery by providing the number of overcharges detected by the overcharge detection unit to the outside through the data interface.
또한, 상기 배터리상태감지부는 상기 배터리팩의 과방전여부를 감지하는 과방전감지부를 포함하고; 상기 제어부는 상기 과방전감지부로부터 감지된 과방전횟수를 상기 데이터인터페이스를 통해 외부에 제공하는 것도 가능하다.The battery state detecting unit may include an over discharge detecting unit detecting whether the battery pack is over discharged; The controller may provide the number of over-discharges detected by the over-discharge detection unit to the outside through the data interface.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야에 따르면, 충전가능한 배터리팩과, 상기 배터리팩의 과부하시 전원을 차단하는 전원차단부를 포함하는 배터리장치의 제어방법에 있어서, 상기 배터리팩의 상태 및 상기 전원차단부의 상태를 감지하는 단계와; 상기 감지된 상태데이터를 저장하는 단계와; 상기 상태데이터를 외부에 출력하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리장치의 제어방법에 의해서도 달성된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, in a control method of a battery device including a rechargeable battery pack and a power cut-off unit for shutting off power when the battery pack is overloaded, the state of the battery pack and the power Detecting a state of the blocking unit; Storing the sensed state data; It is also achieved by a control method of a battery device comprising the step of outputting and displaying the state data to the outside.
여기서, 상기 감지된 상태데이터를 비교하여 에러상태 여부를 판단하는 단계와; 상기 에러상태로 판단될 경우 외부에 소정의 경고를 표시하는 단계를 더 포함하여 사용자에게 배터리 불량을 경고하도록 하는 것이 바람직하다.Comparing the detected state data to determine whether an error state is present; If it is determined that the error state, it is preferable to further include a predetermined warning to warn the user of the battery failure.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 휴대용 전자장치에 장착되는 배터리장치의 개략적인 회로도이다. 도시된 바와 같이 배터리장치는 전원이 충전되는 배터리팩(1)과, 과부하로 인해장치가 파손되는 것을 방지하는 보호회로인 FET(5), 퓨즈(3)를 포함하며, 배터리팩(1)의 상태를 감지하고 배터리장치가 장착된 전자장치에 배터리에 대한 정보를 제공하는 컨트롤러(9)와 사용자에게 배터리의 이상을 알리는 LED(11) 등을 포함한다.1 is a schematic circuit diagram of a battery device mounted in a portable electronic device. As shown, the battery device includes a battery pack 1 in which power is charged, a FET 5 and a fuse 3, which are protection circuits to prevent the device from being damaged due to an overload. And a controller 9 for detecting a state and providing information about the battery to an electronic device equipped with the battery device, and an LED 11 for notifying the user of the battery abnormality.
퓨즈(3)는 배터리팩(1)에 과부하가 걸리는 경우 단락되어 배터리팩(1)으로 공급되는 전원을 차단함으로써 배터리팩(1)의 파손을 방지한다.The fuse 3 is short-circuited when the battery pack 1 is overloaded to cut off the power supplied to the battery pack 1, thereby preventing damage to the battery pack 1.
컨트롤러(9)는 복수개의 감지부를 가지고 배터리의 상태를 감지하여 배터리가 과방전상태이거나 과충전상태인 것으로 판단되면, FET(5)를 오프시켜 배터리팩(1)으로 공급되는 전원과 배터리팩(1)으로부터 방전되는 전원을 단속한다. 또한, 컨트롤러(9)는 배터리가 이상상태인 것으로 판단되는 경우 LED(11)를 점멸하여 사용자에게 배터리에 이상이 생겼음을 경고한다.The controller 9 senses the state of the battery with a plurality of detectors, and if it is determined that the battery is in an overdischarge state or an overcharge state, the FET 5 is turned off to supply power and the battery pack 1 to the battery pack 1. Interrupt the power supply discharged from). In addition, when it is determined that the battery is in an abnormal state, the controller 9 blinks the LED 11 to warn the user that the battery is abnormal.
도 2는 본 발명에 따른 자체진단기능을 갖는 배터리장치의 제어블럭도이다. 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자체진단기능을 갖는 배터리장치는 전원이 충전 및 방전되는 하나하나의 단위셀로 이루어진 배터리팩(1)과, FET감지부(22)와, 퓨즈감지부(24)와, 과충전감지부(26)와, 과충전카운터(28), 과방전감지부(30)와, 과방전카운터(32)와, 배터리셀감지부(34)와, 용량감지부(36)와, 데이터저장을 위한 메모리(38)와 각 복수의 감지부로부터의 감지값에 따라 LED(11)를 점멸하고, 데이터인터페이스(40) 통해 메모리(38)에 저장된 정보를 제공하는 제어부(20)를 포함한다.2 is a control block diagram of a battery device having a self-diagnostic function according to the present invention. As shown in the drawings, a battery device having a self-diagnosis function according to the present invention includes a battery pack 1 consisting of one unit cell in which power is charged and discharged, a FET detecting unit 22, and a fuse detecting unit ( 24), overcharge detection unit 26, overcharge counter 28, overdischarge detection unit 30, overdischarge counter 32, battery cell detection unit 34, and capacity detection unit 36 The control unit 20 flashes the LEDs 11 according to the memory 38 for data storage and the detection values from the plurality of sensing units, and provides the information stored in the memory 38 through the data interface 40. Include.
FET감지부(22)는 FET(5)를 주기적으로 오프(OFF)시켜 FET(5)의 양단의 전압을 확인함으로써, FET(5)의 상태를 감지하여 제어부(20)에 FET(5)의 불량여부에 대한 정보를 제공한다.The FET detecting unit 22 periodically turns off the FET 5 and checks the voltage at both ends of the FET 5 so as to sense the state of the FET 5 so that the control unit 20 detects the state of the FET 5. Provide information on defects.
퓨즈감지부(24)는 주기적으로 퓨즈(3)의 양단전압을 감지하여 퓨즈(3)가 단락되었는지 여부를 감지한다.The fuse detector 24 periodically detects the voltage across the fuse 3 to detect whether the fuse 3 is shorted.
과충전감지부(26)는 배터리팩(1)의 전압을 모니터링하여 배터리팩(1)이 과충전상태인지를 확인한다. 일반적으로 배터리팩(1)의 전압이 4.3V이상이면 과충전상태인 것으로 판단되는데, 과충전감지부(26)의 감지결과 배터리팩(1)이 과충전 된 것으로 판단되면, 과충전카운터(28)는 카운팅횟수를 '1' 증가 시키며, 과충전감지부(26)의 감지결과에 따라 제어부(20)는 FET(5)를 오프시킴으로써 배터리팩(1)으로 공급되는 전원을 차단시킨다.The overcharge detecting unit 26 monitors the voltage of the battery pack 1 to check whether the battery pack 1 is in an overcharge state. In general, when the voltage of the battery pack 1 is more than 4.3V, it is determined that the battery is in an overcharge state. When the battery pack 1 is determined to be overcharged as a result of the detection of the overcharge detecting unit 26, the overcharge counter 28 counts the number of times. Increase by '1', and the control unit 20 cuts off the power supplied to the battery pack 1 by turning off the FET 5 according to the detection result of the overcharge detecting unit 26.
과방전감지부(30)는 배터리팩(1)의 전압을 모니터링하여 배터리팩(1)이 과방전상태인지를 확인한다. 배터리팩(1)의 전압이 2.5V 이하가 될 경우, 배터리팩(1)이 과방전상태인 것으로 판단되며, 과방전상태인 것으로 판단될 경우, 과방전카운터(32)는 카운팅 회수를 '1'증가 시키며, 과방전감지부(30)의 감지결과에 따라, 제어부(20)는 FET(5)를 오프시켜 배터리팩(1)의 방전을 중단시킨다.The over discharge detecting unit 30 monitors the voltage of the battery pack 1 to check whether the battery pack 1 is in an over discharge state. When the voltage of the battery pack 1 is 2.5V or less, it is determined that the battery pack 1 is in an over-discharge state, and when it is determined that the battery pack is in an over-discharge state, the over-discharge counter 32 counts the number of times of '1'. 'Increasingly, according to the detection result of the over-discharge detection unit 30, the control unit 20 turns off the FET (5) to stop the discharge of the battery pack (1).
배터리셀감지부(34)는 전원이 충전 및 방전되는 단위셀들의 상태를 감지한다. 배터리셀감지부(34)는 배터리셀 간의 전압을 감지하는데, 배터리셀 상호 간의 전압차이가 200mV이상일 경우, 배터리셀간 전압차가 과도하게 나는 것으로 판단하여 제어부(20)에 셀 언밸런스(Cell Unbalance)신호를 인가한다. 또한, 각각의 배터리셀의 양단 전압을 감지하여 배터리셀의 양단전압이 500mV이하인 경우 배터리셀이 충방전기능을 수행할 수 없는 것으로 판단하여 제어부(20)에 데드셀(Dead Cell)신호를 인가한다.The battery cell detector 34 detects states of unit cells in which power is charged and discharged. The battery cell detecting unit 34 detects a voltage between the battery cells. When the voltage difference between the battery cells is 200 mV or more, the battery cell detecting unit 34 determines that the voltage difference between the battery cells is excessive, and provides a cell unbalance signal to the controller 20. Is authorized. In addition, when the voltage across the battery cell is sensed and the voltage across the battery cell is 500 mV or less, it is determined that the battery cell cannot perform the charge / discharge function, and a dead cell signal is applied to the controller 20. .
용량감지부(36)는 충전할 때마다 변화하는 배터리팩(1)의 용량을 감지한다. 충방전가능한 배터리는 충전과 방전을 반복함에 따라 화학적인 현상으로 인해 충전 및 방전이 가능한 배터리셀이 감소하여 전체 배터리용량이 감소된다. 또한, 배터리의 방전중 외부장치에 배터리 잔량을 제공하기 위해 배터리는 기준용량을 재설정하는 용량학습을 반복하며, 이러한 용량학습 중에 발생하는 오차로 인해 배터리용량이 감소되기도 한다. 용량감지부(36)는 이러한 배터리의 용량 감소분을 감지하며, 제어부(20)는 배터리팩(1)의 최초용량에 대비하여 배터리팩(1)의 현재용량을 환산한다. 제어부(20)는 배터리팩(1) 현재의 용량이 최초용량대비 60% 이하일 경우, 배터리를 교환해야 하는 것으로 판단한다.The capacity detector 36 detects the capacity of the battery pack 1 that changes each time it is charged. As charge and discharge batteries are repeatedly charged and discharged, the battery cells capable of being charged and discharged are reduced due to chemical phenomena, thereby reducing the total battery capacity. In addition, the battery repeats the capacity learning to reset the reference capacity to provide the remaining battery capacity to the external device during the discharge of the battery, the battery capacity may be reduced due to the error occurring during the capacity learning. The capacity detecting unit 36 detects a decrease in capacity of the battery, and the control unit 20 converts the current capacity of the battery pack 1 in preparation for the initial capacity of the battery pack 1. The controller 20 determines that the battery needs to be replaced when the current capacity of the battery pack 1 is less than 60% of the initial capacity.
제어부(20)는 과충전카운터(28) 및 과방전카운터(32)를 통해 감지된 과충전 및 과방전 횟수를 메모리(38)에 저장하며, 메모리(38)에 저장된 과충전 및 과방전 횟수를 배터리장치가 장착된 전자장치에 제공함으로써, 배터리장치의 상태를 더욱 상세히 전달할 수 있다.The control unit 20 stores the number of overcharges and overdischarges detected by the overcharge counter 28 and the overdischarge counter 32 in the memory 38, and the battery device stores the number of overcharges and overdischarges stored in the memory 38. By providing the mounted electronic device, the state of the battery device can be communicated in more detail.
또한, 각각의 감지부를 통해 감지된 배터리장치의 상태에 기초하여 배터리장치가 이상상태인 것으로 판단되면 LED(11)를 점멸하여 사용자에게 배터리장치의 이상을 경고하고, 디스플레이장치가 연결될 경우, 제어부(20)는데이터인터페이스(40) 통해 외부장치에 배터리장치의 어떤 부분에 이상이 있는지에 대한 정확한 정보를 표시한다.In addition, if it is determined that the battery device is in an abnormal state based on the state of the battery device detected through each sensing unit, the LED 11 blinks to warn the user of an abnormal battery device, and if the display device is connected, the controller ( 20 shows accurate information on which part of the battery device is abnormal to the external device through the data interface 40.
이때, 정보를 표시하는 수단은, 배터리장치가 장착된 컴퓨터의 화면이나, 지그, LED 등의 디스플레이스 수단을 사용할 수 있으므로, 사용자는 진단기구를 사용하지 아니하고도 배터리의 에러상태를 정확히 판단할 수 있다.In this case, the means for displaying the information may be a display unit such as a screen of a computer equipped with a battery device, a jig, an LED, or the like, so that the user may accurately determine the error state of the battery without using a diagnostic apparatus. have.
한편, 배터리장치의 상태에 대한 정보를 소정의 디지털코드로 코딩하여 메모리(38)에 저장하였다가 데이터인터페이스(40)를 통해 제공할 수도 있다. 도 3은 배터리의 불량여부에 따라 코딩된 데이터의 예를 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 배터리불량 표시테이블에서 보듯이 배터리장치의 이상원인에 따라 8bit로 데이터를 코딩할 수 있다. 배터리장치 불량원인의 종류에 따라 1bit씩 할당하여 해당되는 비트를 1또는 0으로 표시함으로써, 배터리장치의 불량원인을 나타내는 것이다. 예를 들어 00100000 과 같이 여섯 번째 비트가 1일 경우, 퓨즈(3)가 단락된 상태인 것을 나타낸다. 또한, 00100110과 같이 표시되었다면 배터리의 퓨즈(3)가 단락되었고, 충방전이 불가능한 데드셀이 많으며, 배터리의 전체용량이 저하되었다는 것을 의미한 것이다.Meanwhile, the information about the state of the battery device may be coded into a predetermined digital code, stored in the memory 38, and provided through the data interface 40. 3 shows an example of data coded according to whether a battery is defective. As shown in the battery failure display table shown in FIG. 3, data may be coded in 8 bits according to an abnormal cause of the battery device. According to the type of the cause of the failure of the battery device by assigning 1 bit by 1 and 0 to indicate the cause of the failure of the battery device. For example, if the sixth bit is 1 such as 00100000, it indicates that the fuse 3 is shorted. In addition, if 00100110 is displayed, it means that the fuse 3 of the battery is short-circuited, many dead cells are impossible to charge and discharge, and the total capacity of the battery is reduced.
따라서, 배터리장치의 불량요인을 디지털로 코딩하고 배터리장치에 복수의 LED(11)를 장착하여 불량여부를 표시하도록 할 수도 있다.Therefore, the failure factor of the battery device may be digitally coded and a plurality of LEDs 11 may be mounted on the battery device to indicate whether or not the battery is defective.
이와 같이 본 발명은, 배터리장치의 불량원인을 감지할 수 있는 복수의 감지부를 포함하여, 배터리장치가 자체적으로 각부를 진단하여 사용자에게 배터리장치의 불량상태를 경고하는 한편, 자체적으로 진단된 불량원인을 사용자에게 표시하도록 함으로써, 배터리장치의 불량원인을 손쉽게 알아낼 수 있다.As described above, the present invention includes a plurality of detection units capable of detecting a cause of failure of the battery device, and the battery device diagnoses each part by itself to warn the user of a failure state of the battery device, By displaying the to the user, it is possible to easily find out the cause of the failure of the battery device.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고장여부를 자체진단하여 사용자에게 배터리의 상태를 표시할 수 있는, 자체진단 기능을 갖는 배터리장치가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a battery device having a self-diagnostic function capable of self-diagnosing failure and displaying the state of the battery to the user.
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