KR20030047447A - 배터리 장치 및 그를 구비한 휴대용 시스템 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야

본 발명은 배터리 장치 및 배터리 장치를 구비한 휴대용 시스템에 관한 것임.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은, 시스템의 부하량에 증가하여 배터리의 최대 용량 보다 많은 전류가 방전될 경우에는 베터리 자체에서 시스템에 전력 절약 모드를 요구하며, 상기 전력 세이브 모드의 요구에 의해 시스템이 배터리의 최대 용량을 넘지 않도록 부하를 단속하기 위한 배터리 장치 및 배터리 장치를 구비한 휴대용 시스템을 제공함에 그 목적이 있음.

3. 발명이 해결 방법의 요지

본 발명은, 휴대용 시스템에 장착되는 배터리 장치에 있어서, 휴대용 시스템에 전원을 공급하기 위한 배터리; 상기 배터리에서 방전되는 출력을 측정하기 위한 출력 감지 수단; 및 상기 출력 감지 수단에서 측정된 출력이 최대 허용 출력을 초과하는지 여부에 따라, 시스템의 전원 관리를 수행하기 위한 전원 제어 수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 휴대용 시스템의 배터리 등에 이용됨.

Description

배터리 장치 및 그를 구비한 휴대용 시스템{Apparatus of battery and portable system having a battery apparatus}

본 발명은 배터리 장치 및 그를 구비한 휴대용 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 팩내의 방전 전류 및 방전 전압을 측정하여 방전 전류가 허용치 이상이면 과 전력 경고 신호를 시스템에 전달하고, 상기 시스템은 전달받은 과 전력 경고 신호에 의해 전력 절약 모드로 동작하도록 하기 위한 배터리 장치 및 그를 구비한 휴대용 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대용 시스템에 장착되는 배터리는 시스템의 최대 성능에 따라 설계된다.

예를 들어, 시스템의 최대 소비 전력이 50 와트[W} 일 경우에는 배터리내 하나의 셀이 2400mAh이라고 가정하면, 결국 배터리는 6개의 셀로 설계되어 51.8 와트의 최대 소비 전력을 갖도록 한다.

또한, 하나의 셀이 2200mAh인 경우에는 수치상으로는 6.4개의 셀로 설계되어야하나, 6.4개의 셀의 설계는 불가능함으로 결국 8개의 셀로 설계되어 63.3 와트의 최대 소비 전력을 갖도록 한다. 그리고, 일반적으로 셀의 용량 증대를 위한 개발 속도는 시스템의 요구 용량에 부응하지 못하기 때문에 보통 다수개 내지 많은 수의 셀을 사용하여 시스템에서 사용되는 최대 소비 전력에 맞추고 있는 실정이다.

보통, 배터리는 시스템에 전원을 공급하기 위해 충전 및 방전 동작을 반복적으로 수행함에 따라 일정 시간이 지나면 최초 설계시의 용량보다 적어지는 현상이 나타난다.

그럼에도 불구하고, 배터리를 장착하여 전원을 공급받은 시스템은 성능 향상을 위해 최초 시스템 사양보다 업 그레이된 장치가 교체 및 부가되는 경우가 많아 결국 시스템내에서 요구되는 최대 소비 전력은 증가되고 있다.

예를 들어, 최초 시스템에 장착되는 배터리는 시스템에서 요구하는 최대 소비 전력에 맞도록 설계되었으나, 일반적으로 휴대용 컴퓨터에서 시피유(CPU)를 업 그레이드할 경우, 클럭 주파수의 증가로 소비되는 전력과 함께 CPU 발열 방지 위한 팬 또한 더 많은 전력을 요구하게 됨은 물론, HDD의 증가 및 기타 주변기기를 장착으로 필요한 소비 전력이 증가하게 된다.

따라서, 배터리는 최초 설계된 용량을 초과하여 시스템에 전력을 공급하게 됨으로서 즉, 설계되어진 용량 이상의 전류를 방전함으로서 배터리의 수명이 급격히 저하되는 문제점이 있었으며, 이로인해 시스템의 각 장치에도 정격 전력을 공급하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 시스템의 부하량에 증가하여 배터리의 최대 용량 보다 많은 전류가 방전될 경우에는 베터리 자체에서 시스템에 전력 절약 모드를 요구하며, 상기 전력 절약 모드의 요구에 의해 시스템이 배터리의 최대 용량을 넘지 않도록 부하를 단속하기위한 배터리 장치 및 그를 구비한 휴대용 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 배터리 장치에 대한 일실시예 구성도.

도 1b는 본 발명에 따른 배터리 장치가 장착되어 동작하는 휴대용 시스템에 대한 일실시예 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 배터리에서의 과 전류 방전 방지에 따른 제어 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 배터리 장치에서 출력되는 신호에 의해 휴대용 시스템에서 최대 전력 세이브 모드에 따른 예시 흐름도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 배터리 셀 70 : 마이크로 컨트롤러

100 : 배터리 팩 200 : 키보드 콘트롤러

210 ; 시스템 바이오스 230 ; 칩 셋

240 ; 전력 레일 250 : CPU 전원 공급단

260 : CPU

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휴대용 시스템에 장착되는 배터리 장치에 있어서, 휴대용 시스템에 전원을 공급하기 위한 배터리; 상기 배터리에서 방전되는 출력을 측정하기 위한 출력 감지 수단; 및 상기 출력 감지 수단에서 측정된 출력이 최대 허용 출력을 초과하는지 여부에 따라, 시스템의 전원 관리를 수행하기 위한 전원 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 휴대용 시스템에 전원을 공급하는 배터리 팩에 있어서, 충전 및 방전을 위한 배터리 셀; 상기 배터리 셀에서 방전되는 전압 및 전류값을 측정하기 위한 출력 측정수단; 및 상기 출력 측정 수단에서 측정된 방전 전압 및 전류값에 근거한 출력이 최대 허용값을 초과하는 경우, 경고 신호를 시스템으로 출력하기 위한 출력 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은, 배터리 장치를 구비한 휴대용 시스템에 있어서, 전원의 충전 및 방전을 수행하며, 방전되는 출력 전원이 기 설정된 값을 초과할 경우 경고 신호를 출력하기 위한 배터리 팩; 및 상기 배터리팩으로부터 출력되는 경고 신호에 의해 시스템을 전력 세이브 모드로 동작토록 제어하는 전원 관리 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 배터리 장치 및 그를 구비한 휴대용 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 배터리 장치에 대한 일실시예 구성도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 배터리(100)는 팩 형태로 이루어져 배터리 셀(50), 마이크로 콘트롤러(70) 및 저항(R)을 포함한다. 따라서, 상기 배터리(100)는 도 1a에서 후술될 시스템에 장착될 경우, 배터리 셀(50)에 충전된 전원을 시스템으로 공급하는 한편, 마이크로 콘트롤러(70)에 의해 시스템으로 공급되는 방전 전압 및 방전 전류를 모니터링한다.

여기서, 상기 마이크로 콘트롤러(70)는 최대 허용 방전 전류값을 저장하고 있어, 모니터링되어 유입되는 방전 전류가 기 저장된 최대 허용 방전 전류값을 초과하는지의 여부를 확인한다.

이때, 상기 마이크로 콘트롤러(70)가 모니터링에 의해 시스템을 방전되는 즉, 시스템으로 공급되는 배터리의 방전 전류가 기 저장된 최대 허용 방전 전류값을 초과할 경우에는 과 전력 경고 신호(Over Power Alarm Signal)를 시스템의 키보드 콘트롤러(200)로 전달한다.

따라서, 시스템은 키보드 콘트롤러(200)의 제어에 의해 전원절약 모드로 되어 결국 배터리(100)에서 방전되는 전류는 최대 허용 방전 전류값 이하로 떨어지게 된다.

이하, 상기 키보드 콘트롤러(200)의 세부 동작은 도 1b를 통해 자세히 설명한다.

도 1b는 본 발명에 따른 배터리 장치가 장착되어 동작하는 휴대용 시스템에 대한 일실시예 구성도이다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 휴대용 시스템은, 키보드 콘트롤러(210), 시스템 바이오스(210), 칩 셋(230), 전력 레일(240), CPU 전원 공급단(250) 및 시피유(260)를 포함한다.

상기 키보드 콘트롤러(210)는 배터리(100)내 마이크로 콘트롤러(70)와 SMBUS, Communication, Over Power alarm 신호를 통해 접속되어, 배터리의 장착 유무를 확인한다. 또한, 상기 배터리(100)의 배터리 셀(50)로부터 공급되는 충전 전원은 전력 레일(140), CPU 전원 공급단(250) 및 CPU(260)를 통해 공급되어 시스템의 동작을 수행토록 하고 있다.

이때, 상기 키보드 콘트롤러(210)는 장착된 배터리(100)의 마이크로 콘트롤러(70)로부터 과 전력 경고 신호가 입력되면, 즉, 시스템내에서 배터리(100)에서 허용하는 최대 전류 이상을 소비하고 있을 경우에 발생하는 과 전력 경고 신호에 의해, 시스템의 부하단을 제어하여 소비 전력을 낮추게 된다.

즉, 상기 키보드 컨트롤러(210)는 마이크로 콘트롤러(70)로부터 과전력 경고 신호가 입력되면, 시스템 바이오스(210)에 최대 전력 세이브 모드로 전환을 명령하고, LCD 구동부(미도시)에 펄스 폭 변조(PWM)신호를 통해 밝기 제어를 수행한다. 즉, LCD의 백 라이트의 밝기를 제어하여 소비되는 전력이 감소시키는 것이다.

또한, 상기 시스템 바이오스(210)는 키보드 컨트롤러(200)로부터 전달받은 최대 전력 세이브 전환 명령에 의해 칩 셋(230)에 전력 제어 명령을 전달한다.

따라서, 칩 셋(230)은 CPU 전원 공급단(250)에 시피유 전원 선택 신호(CPU Voltage select signal)를 공급하여, 상기 CPU 전원 공급단(250)의 전원을 최대 전력 세이브 모드로 변환하도록 한다. 또한, 칩 셋(230)은 CPU(260)에 클럭 감속 제어 신호를 공급하여, 상기 CPU(260)의 클럭 주파수가 감속 되도록 한다.

여기서, 본 발명은, 최대 전력 세이브 모드로 LCD의 밝기 및 CPU의 클럭 주파수를 제어하고 있지만, 시스템에 따라 다른 장치에 공급되는 전력의 제어도 가능함은 당연하다.

도 2는 본 발명에 따른 배터리에서의 과 전류 방전 방지에 따른 제어 흐름도로, 마이크로 컨트롤러에서의 모니터링 과정에 대한 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 배터리가 시스템내에 창작되어 충전된 전원이 시스템의 각 부하에 공급됨을 확인하고(S21), 배터리의 셀에서 시스템으로 공급되는 전원 즉, 방전 전압 및 방전 전류를 모니터링 한다(S22).

이때, 상기 마이크로 콘트롤러(70)는 시스템에 공급되는 배터리 셀(50)의 방전 전류값이 기 설정된 최대 허용 전류값을 초과하는지를 판단한다(S23).

상기 과정(S23)에서 판단한 결과, 방전 전류값이 기 설정된 최대 허용 전류값을 초과하지 않을 경우에는 과정(S22)으로 복귀하여 계속적으로 방전 전압과 방전 전류를 모니터링 하면서 루프를 반복 수행한다.

한편, 상기 과정(S23)에서 판단한 결과, 방전 전류값이 기 설정된 최대 허용 전류값을 초과할 경우에는 시스템의 키보드 콘트롤러(200)에 과전력 경고 신호를 출력하고 본 루프를 종료한다(S24).

따라서, 상기 키보드 콘트롤러(200)가 시스템을 전력 세이브 모드로 변환 동작을 수행할 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 배터리 장치에서 출력되는 신호에 의해 휴대용 시스템에서 최대 전력 세이브 모드에 따른 흐름도로, 상기 키보드 콘트롤러에서의 세부 제어 과정을 나타내고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 키보드 콘트롤러는 배터리팩의 장착에 의해 배터리에 충전된 전원 공급을 확인하고(S31), LCD 및 CPU를 포함한 시스템에 부하단에 배터리의 충전 전원을 공급한다(S32).

이때, 상기 키보드 컨트롤러(200)는 배터리의 마이크로 컨트롤러(70)로부터 과 전력 경고 신호가 입력되는지를 판단한다(S33).

상기 과정(S33)에서 판단한 결과, 과 전력 경고신호가 입력되지 않을 경우에는 과정(S32)으로 복귀하여 루프를 반복 수행한다.

한편, 상기 과정(S33)에서 판단한 결과, 최대 전력 세이브 모드로 전환하여(S34), 시스템 내의 부하인 LCD의 밝기를 조정하고, CPU의 클럭 주파수를 감속하여 전체적인 시스템의 전력 소모를 감소시킨 후 본 루프를 종료한다(S35).

여기서, 상기 키보드 컨트롤러(200)는 입력되는 과 전력 경고 신호에 따라 최대 전력 세이브 모드로 변환하도록 하고 있지만, 경우에 따라 입력되는 과전력 경고 신호가 구분된다면 소비되는 전력에 따라 세이브 모드를 다수개 두어, 필요한 장치만을 세이브 모드로 동작하도록 제어도 가능하다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 배터리 팩내의 마이컴이 전원 전압전류를 모니터링하고 알람 신호를 발생하도록 하고 있으나, 시스템에 상기 전원 전압전류를검출하고 그 결과를 키보드 컨트롤러가 받아 정격을 넘고 있는지 판단한 후 전력 관리 동작을 행하는 것도 본 발명내에서 가능하다.

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

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 과 전류 방전 방지를 위한 배터리 장치는, 시스템에 충전된 전원을 공급될 때 배터리 셀의 방전 전압과 방전 전류를 측정하여 상기 방전 전류가 기 설정된 최대 방전 전류값을 초과할 경우에는 시스템이 최대 전력 세이브 모드로 동작토록 함으로서, 결국 배터리의 과 방전을 방지하여 배터리 수명을 연장할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (7)

1. 휴대용 시스템에 장착되는 배터리 장치에 있어서,

   휴대용 시스템에 전원을 공급하기 위한 배터리;

   상기 배터리에서 방전되는 출력을 측정하기 위한 출력 감지 수단; 및

   상기 출력 감지 수단에서 측정된 출력이 최대 허용 출력을 초과하는지 여부에 따라, 시스템의 전원 관리를 수행하기 위한 전원 제어 수단

   을 포함하는 배터리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원 제어 수단은,

   상기 측정된 출력이 최대 허용 출력을 초과할 경우, 경고 신호를 발생시키기 위한 경고 발생 수단; 및

   상기 경고 발생 수단에서 발생된 경고 신호에 의해 시스템의 전력 관리를 수행하기 위한 전원 관리 수단

   을 포함하는 배터리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전원 관리 수단은,

   상기 경고 발생 수단에서 출력되는 경고 신호에 의해 시스템의 디스플레이의 백 라이트를 오프, 씨피유(CPU)의 클럭 주파수 감속 및 각 디바이스의 전원 오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 시스템에 장착되는 배터리 장치.
4. 휴대용 시스템에 전원을 공급하는 배터리 팩에 있어서,

   충전 및 방전을 위한 배터리 셀;

   상기 배터리 셀에서 방전되는 전압 및 전류값을 측정하기 위한 출력 측정수단; 및

   상기 출력 측정 수단에서 측정된 방전 전압 및 전류값에 근거한 출력이 최대 허용값을 초과하는 경우, 경고 신호를 시스템으로 출력하기 위한 출력 제어 수단

   을 포함하는 배터리 팩.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 출력 제어 수단은,

   상기 측정된 전원의 방전 전압 및 전류값을 기 설정된 최대 허용값과 비교하기 위한 출력 비교 수단; 및

   상기 출력 비교 수단의 비교 결과, 방전 전압 및 전류값이 최대 허용값보다클 경우 시스템으로 경고 신호를 발생시키기 위한 경고 발생 수단

   을 포함하는 베터리 팩.
6. 배터리 장치를 구비한 휴대용 시스템에 있어서,

   전원의 충전 및 방전을 수행하며, 방전되는 출력 전원이 기 설정된 값을 초과할 경우 경고 신호를 출력하기 위한 배터리 팩; 및

   상기 배터리팩으로부터 출력되는 경고 신호에 의해 시스템을 전력 세이브 모드로 동작토록 제어하는 전원 관리 수단

   을 포함하는 배터리 장치를 구비한 휴대용 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 배터리 팩은,

   충전 및 방전을 위한 배터리 셀;

   상기 배터리 셀에서 방전되는 전원의 전압 및 전류값을 측정하기 위한 출력 측정 수단; 및

   상기 출력 측정 수단에서 측정된 전압 및 전류값이 기 설정된 최대 허용값을 초과하는 경우, 경고 신호를 시스템으로 출력하기 위한 출력 제어 수단

   을 포함하는 배터리 장치를 구비한 휴대용 시스템.