KR20030053926A - 이동통신 단말기 배터리의 최대용량 데이터 에러검출 및보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기 배터리의 메모리에 저장된 배터리 최대용량 데이터의 에러검출 및 보정방법에 관한 것으로, 충전과정 중에 배터리의 잔여용량값(RC)을 모니터링하고 배터리 메모리에 저장된 최대용량값(MC)과 비교하여, 잔여용량값(RC)이 최대용량값(MC)을 초과하는 경우에 에러가 발생하였다고 간주하는 에러검출단계와, 에러가 검출된 시점에 1) 유입전류가 소정 임계치 이하인 경우에는 잔여용량값(RC)을 새로운 최대용량값(MC)으로 갱신·보정하며, 2) 유입전류가 소정 임계치 이하가 아닌 경우에는 최대용량 가능범위의 최소값 및 상기 잔여용량 중 큰 값으로 최대용량값(MC)을 갱신하는 보정단계로 이루어진다.

본 발명을 이용하면, 이동통신 단말기 배터리의 사용기간에 따라 변화하는 최대용량 데이터를 추적해가면서 적절하게 보정함으로써 정확한 배터리 정보를 제공할 수 있다.

Description

이동통신 단말기 배터리의 최대용량 데이터 에러검출 및 보정방법 {Method for Detecting and Correcting Error of Maximum Capacity Data of Mobile Communication Device Battery}

본 발명은 이동통신 단말기 배터리의 메모리에 저장된 배터리 최대용량 데이터의 에러검출 및 보정방법, 더 상세하게는 배터리의 최대용량 데이터에 대한 여러 조건을 이용하여 현재 저장되어 있는 최대용량 데이터의 에러를 검출하고, 그를 보정하는 방법에 관한 것이다.

최근, 이동통신 서비스가 널리 확산됨에 따라 거의 대부분의 국민이 하나 이상의 이동통신 단말기를 보유하고 있다.

이러한 이동통신 단말기의 배터리는 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐 아니라 우수한 보존 및 수명 특성을 보이는 등의 많은 장점을 지닌 리튬이온 2차 전지가 널리 이용되고 있다. 또한, 단말기는 배터리의 잔여용량(Remain Capacity)을 단말기 화면상의 게이지 이미지 등을 이용하여 표시해 줌으로써 배터리 교체시기 등을 알 수 있게 한다.

한편, 충전시에는 최대용량에 근접(>95%)하는 전하량이 충전된 경우에 완전충전 신호(녹색 LED 점등)를 출력한다.

그러나, 단말기에 이용되는 2차 배터리는 사용기간 및/또는 충전회수에 따라 성능이 변화한다. 즉, 사용기간이나 충전회수가 커질수록 충방전 특성이 변화하는 것 이외에, 충전(또는 방전)할 수 있는 최대용량(MC; Maximum Capacity)이 감소한다.

도 1은 이러한 사용회수에 따른 성능저하특성을 도시하는 그래프로서, 초기최대용량(Initial Capacity)을 100%으로 가정하였을 때, 500회 정도의 충전 이후에는 충전(또는 방전)할 수 있는 최대용량(MC)이 약 83%까지 감소하는 것을 알 수 있다.

한편, 이동통신 단말기의 배터리는 각각 사양이나 특성이 다르기 때문에, 배터리의 최대용량, 잔여용량 등을 포함하는 배터리 정보를 단말기에 저장·관리할수 없다. 따라서, 최근에는 배터리에 대한 각종 정보를 배터리 내부에 직접 저장하고, 배터리를 장착하는 장치와의 정보교환을 수행함으로써, 배터리에 대한 관리를 완전하게 수행할 수 있는 배터리로서, 소위 "스마트배터리(Smart Battery)"가 사용되기 시작하였다.

이러한 스마트배터리는 배터리에 내장된 회로 및 메모리에 배터리에 관련된 정보(설계용량, 최대용량, 현재 잔여용량, 충방전특성곡선정보 등)를 갱신·저장하고, 배터리가 장착되는 장치와 배터리 관련정보를 송수신한다.

스마트배터리에 저장되는 (충방전) 최대용량은 통상 초기의 최대충전용량으로 고정되어 있는 것이 보통이다. 그러나, 전술한 바와 같이 최대용량은 배터리이 사용기간 또는 충전회수에 따라 조금씩 변화한다. 따라서 최대용량 데이터는 시간에 따라 갱신해주는 것이 바람직할 것이다.

이러한 필요성은, 완전충전조건의 판별에 최대용량 데이터가 사용되기 때문에 더 커진다. 즉, 배터리 충전시 완전하게 충전되었음을 감지하는 것은 현재의 충전용량이 최대용량에 근접하였음을 기준으로 하므로, 저장된 최대용량 데이터가 실제 최대용량값과 차이가 있는 경우에는 오류가 발생할 수 있다. 예를 들어, 배터리를 약500회 정도 충전하여 최대용량이 초기 최대용량(저장되어 있는 최대용량 데이터)의 약 85%까지 감소한 상태이고, 완전충전조건이 저장되어 있는 최대용량 데이터의 90%로 설정되어 있다고 가정하면, 절대 완전충전조건에 도달할 수 없게 되는 것이다.

본 발명은 이러한 점에 착안한 것으로, 배터리의 메모리에 저장되어 있는 (충방전) 최대용량 데이터에 에러가 있는지 특정 시점마다 확인하고, 에러가 있는 경우 에러를 보정하고자 하는 것이다.

본 발명의 목적은 이동통신 단말기 배터리의 메모리에 저장되어 있는 최대용량 데이터의 에러검출 및 보정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 배터리의 설계용량(DC; Design Capacity)과 잔여용량(RC; Remaining Capacity)을 기초로 배터리의 메모리에 저장된 배터리 최대용량 데이터의 에러발생을 감시하고, 에러 발생시 그를 보정하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 이동통신 단말기에 사용되는 2차 배터리의 사용기간 또는 충방전회수에 따른 성능저하특성을 도시하는 그래프이다.

도 2는 2차 전지의 충전특성곡선으로, 도 2a는 충전량(시간) 대 유입전류량의 관계를, 도 2b는 충전시간대 충전량의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 3은 본 발명에 의한 최대용량 에러검출 및 보정방법을 구현하는 전체 흐름을 도시하는 흐름도이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 배터리 최대용량 데이터 에러검출 및 보정방법은, 충전과정 중에 배터리의 잔여용량값(RC)을 모니터링하고 배터리 메모리에 저장된 최대용량값(MC)과 비교하여, 잔여용량값(RC)이 최대용량값(MC)을 초과하는 경우에 에러가 발생하였다고 간주하는 에러검출단계와, 에러가 검출된 시점에 1) 유입전류가 소정 임계치 이하인 경우에는 잔여용량값(RC)을 새로운 최대용량값(MC)으로 갱신·보정하며, 2) 유입전류가 소정 임계치 이하가 아닌 경우에는 아래 수학식 1에 의한 범위(최대용량 가능범위)의 최소값 및 상기 잔여용량 중 큰 값으로 최대용량값(MC)을 갱신하는 보정단계로 이루어진다.

여기서, DC는 배터리의 초기 설계용량(Design Capacity)이며, α 및 β는 보정 정밀도에 따라 임의로 정해질 수 있다.

다른 실시예에서는 충전과 무관하게 최대용량값(MC)이 설계용량값(DC)과의 관계에서 다음과 같은 조건(수학식 2)을 만족하는 경우 에러가 발생하였다고 간주하는 에러검출단계와, 에러검출시 상기 수학식 1에 의한 범위내의 임의의 값으로 최대용량값(MC)을 갱신하는 보정단계로 이루어진다.

이하에서는 첨부되는 도면을 참고로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 2차전지의 충전특성곡선으로, 도 2a는 충전량(시간) 대 유입전류량의 관계를, 도 2b는 충전시간대 충전량의 관계를 도시하는 그래프이다. 초기 충전 정전류값이 0.7CmA, 1CmA, 1.5CmA 세 가지 경우를 각각 도시하고 있다.

본 도면에서 CmA라는 단위는 1시간동안 단순히 공급되었을 때 배터리의 전체용량을 채울수 있는 전류양을 의미한다. 즉, 1800mAh의 전체용량을 가지는 배터리의 경우 1CmA는 1800mA로서, 1시간동안 1CmA의 전류가 공급되면 1800mAh의 용량을 가지게 되는 것이다. 그러나, 과충전 방지 및 충전특성상 1CmA의 전류양으로 1시간동안 충전하더라도 배터리의 전체용량을 충전할 수는 없으며, 통상 80 내지 90%만을 충전할 수 있다. 즉, 전체 용량을 충전하기 위해서는 실제로 1시간이 훨씬 넘는 시간이 소요되는 것이다.

도시된 바와 같이, 최초 충전상태에서는 비교적 큰 일정한 정전류값(0.7 내지 1.5CmA)이 유입되다가, 어느 시점이 되면 유입되는 전류량이 지수함수적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 이렇게 유입전류값을 감소시키는 것은 과충전(over charge)을 방지하기 위해서이다. 특히, 충전량이 배터리 전체용량의 90%를 넘어서는 경우 아주 작은 전류가 유입되게 된다.

본 발명에서, 최대용량값의 에러검출의 기본은 충전상태에서 잔여용량값(RC), 즉 그때까지 충전된 용량이 저장되어 있는 최대용량값(MC)을 초과하는지 확인하여, 최대용량값(MC)이 잔여용량값(RC)보다 작은 경우 에러가 발생한 것으로 간주한다.

충전시 발생한 이러한 에러를 보정하기 위하여 다음과 같은 두 가지 경우를 나누어서 생각한다.

1) 첫째로, 에러가 발생한 때 이미 완전충전조건에 상당하는 용량이 충전된 경우이다. 즉, 에러가 발생한 때의 잔여용량이 실제 최대용량과 근접한 경우를 말한다.

이 때, 잔여용량값이 실제 최대용량값에 근접하였는지를 판별하기 위하여, 유입전류의 임계치 개념을 도입한다. 즉, 도 1a에서와 같이 유입전류는 충전이 완료되어갈수록 급속하게 감소하므로, 유입 전류량을 측정하여 그 값이 소정의 임계치 이하가 된 경우에 완전충전조건에 근접하였다고 판단하는 것이다.

이러한 유입전류의 임계값은 절대값으로 설정될 수 있으나, 충전기의 종류 등에 따라 최초 유입 정전류값(도 1a의 수평구간값)이 달라질 수 있으므로, 최초 유입정전류값에 대한 비율로 지정될 수도 있다. 예를 들면, 초기 유입 정전류값의 25%와 같이 정할 수 있다는 것이다.

이 경우에는 에러를 보정하기 위하여, 저장되어 있는 최대용량값(MC)을 측정된 잔여용량값(RC)으로 대체한다. 예를 들어, 잔여용량이 1700mAh이고 배터리 메모리에 저장되어 있는 최대용량값이 1650mAh인 경우, 최대용량값을 1700mAh로 갱신한다는 것이다.

2) 둘째로, 잔여용량값(RC)이 저장된 최대용량값(MC)을 초과하였을 때, 유입전류가 소정의 임계치 이상인 경우, 즉 완전충전조건에 근접하지 않았음에도 최대용량값에 에러가 발생한 경우이다. 이 경우에는, 위의 1)에서와 같이 최대용량값을 잔여용량값으로 갱신하것 만으로는 적절한 보정을 수행할 수 없다. 왜냐하면, 계속 충전하는 경우 계속하여 최대용량값을 갱신해줘야 할 뿐 아니라, 그 상태에서 충전을 종료하는 경우에는 실제적인 최대용량보다 훨씬 작은 값이 저장되기 때문에 부정확하다.

따라서, 이 경우에는 설계용량값(Design Capacity; DC)을 기초로 설정되는 소정 범위(최대용량 가능범위)의 최소값과 잔여용량 중 큰 값을 최대용량값으로 갱신·저장한다. 설계용량값(DC)은 배터리가 최초 설계·제조될 때의 이론값으로서 실제 최대용량을 정확하게 반영한다고는 보기 어렵지만, 최대용량값을 예측할 수있는 중요한 자료이기 때문이다.

이 때, 최대용량 가능범위는 다음과 같은 수학식 1에 의하여 정해진다.

여기서, 계수 α는 배터리사용시간 또는 충전회수에 따른 성능 저하를 반영하기 위한 것이며, 계수 β는 설계상의 오류를 반영하기 위한 것이다.

일반적인 배터리의 사용기간을 2년으로 가정하면, 배터리의 최대용량은 사용기간 또는 충방전회수가 늘어감에 따라 원래 설계용량의 약 80% 수준까지 서서히 감소하게 된다(도 1 참고). 그러나, 일반적으로 초기 설계용량의 80%이하로는 잘 떨어지지 않기 때문에, 상기 계수 α는 0.2 이하인 것이 바람직하다.

또한, 배터리 설계 및 제조상의 오류로 인하여, 실제 최대용량이 설계용량을 어느 정도 초과할 수도 있다. β는 이를 감안한 것으로 설계상의 오류가 크지 않기 때문에 0 내지 0.2의 범위를 가지는 것이 바람직하다.

3) 수학식 1에 의한 범위가 실제 배터리의 최대용량이 가질 수 있는 범위이므로, 배터리 충전과는 무관하게 배터리 메모리에 저장되어 있는 최대용량값이 수학식 1의 범위를 벗어나는 경우, 즉 수학식 2의 범위에 포함되는 경우도 에러가 발생하였다고 간주한다.

이 경우 보정은 위의 2)의 경우와 마찬가지로 수행한다. 즉, 저장된 최대용량값(MC)을 수학식 1의 범위 내에 임의의 값으로 갱신·저장하는 것이다. 예를 들면, 저장된 최대용량값이 1400mAh인 경우, 설계용량이 1800mAh이고, α 및 β를 각각 0.2라고 하면 실제적인 최대용량은 1440 내지 2160mAh의 범위 내에 포함되어야 하므로 에러가 발생하였다고 검출한다. 이를 보정하기 위하여, 1440 내지 2160의 범위내의 임의의 값인 1700으로 최대용량값을 수정한다.

전술한 설명에서, 1)의 과정이 일반적으로 발생할 수 있는 상황이고, 2) 및 3)의 과정은 비정상적인 상황에 대하여 대처하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 최대용량 에러검출 및 보정방법을 구현하는 흐름을 도시하는 흐름도이다.

우선, 배터리 또는 이동통신 단말기는 소정 주기마다 배터리의 메모리에 저장되어 있는 최대용량값(MC)을 추출하여(S311), 미리 설정되어 있는 최대용량 가능범위 내에 포함되는지 판별한다(S312). "최대용량 가능범위"는 수학식 1에서 정의되는 범위를 의미한다.

최대용량 가능범위를 벗어나는 경우에는 최대용량 가능범위 내의 임의의 값을 선택하여 최대용량값(MC)으로 갱신·설정한다(S313).

그 다음으로, 만일 배터리가 충전상태에 들어간 경우에는 위와 같이 과정에 추가하여, 소정 주기마다 잔여용량(RC; 그 시점에서의 배터리 용량)을 측정하고 저장된 최대용량값과 비교하는 과정을 수행한다(S315, S316).

잔여용량값(RC)이 기록된 최대용량값 데이터를 초과하는 경우에는 에러가 발생한 것으로 간주하고, 그 시점에서의 유입전류량을 측정한다(S317).

에러보정을 위하여, 유입전류량이 미리 정해진 소정의 임계치 이상인 경우에는 최대용량 가능범위중 최소값과 잔여용량 중 큰 값으로 최대용량값을 갱신·설정한다(S319).

유입전류량이 소정의 임계치 이하인 경우에는, 그 때의 잔여용량값(RC)을 최대용량값(MC)으로 설정한다(S320).

이러한 일련의 과정을 소정 주기(T)마다 반복하여 수행함으로써, 최대용량의 보정이 계속적으로 이루어지도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 방법을 이용하면 이동통신 단말기 배터리의 최대용량 데이터의 에러를 적절하게 검출하고 보정할 수 있다.

즉, 배터리의 사용기간에 따라 변화하는 최대용량 데이터를 추적해가면서 적절하게 보정함으로써 정확한 배터리 정보를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 충전·방전 제어를 정확하게 수행할 수 있다.

Claims (4)

1. 충전과정 중에 배터리의 잔여용량값(RC)을 모니터링하고 배터리 메모리에 저장된 최대용량값(MC)과 비교하여, 잔여용량값(RC)이 최대용량값(MC)을 초과하는 경우에 저장된 최대용량 데이터에 에러가 발생하였다고 간주하는 에러검출단계와,

   에러가 검출된 시점에 1) 유입전류가 소정 임계치 이하인 경우에는 상기 잔여용량값(RC)을 새로운 최대용량값(MC)으로 갱신·보정하며, 2) 유입전류가 소정 임계치 이하가 아닌 경우에는 아래식에 의한 범위의 최소값 및 상기 잔여용량 중 큰 값으로 최대용량값(MC)을 갱신하는 보정단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 배터리의 최대용량 데이터 에러검출 및 보정방법.

   DC는 배터리의 초기 설계용량(Design Capacity).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 α는 0∼0.2 사이의 임의 값인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 배터리의 최대용량 데이터 에러검출 및 보정방법.
3. 배터리 메모리에 저장된 최대용량값(MC)이 설계용량값(DC)과의 관계에서 다음과 같은 조건 1)을 만족하는 경우 에러가 발생하였다고 간주하는 에러검출단계와,

   에러검출시 아래 수식 2)에 의한 범위내의 임의의 값으로 최대용량값(MC)을 갱신하는 보정단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 배터리의 최대용량 데이터 에러검출 및 보정방법.

   1)

   2)

   DC는 배터리의 초기 설계용량(Design Capacity).
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 α 및 β는 0∼0.2 사이의 임의 값인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 배터리의 최대용량 데이터 에러검출 및 보정방법.