KR20060046537A

KR20060046537A - 사전 설정된 경보 저항에 의해서 배터리의 내부 저항을비교하여 전력을 모니터링하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060046537A
Application number: KR1020050066292A
Authority: KR
Inventors: 융-쉥 후앙
Original assignee: 비피파워 인코포레이티드
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2006-05-17
Also published as: CN100573166C; US20060001429A1; EP1619512A2; EP1619512A3; JP5354837B2; CN1725025A; EP1619512B1; ATE541219T1; JP2006038859A; US7212006B2

Abstract

본 발명의 방법은, 사전에 설정된 저항을 갖는 외부 부하를 배터리와 직렬로 직접적으로 연결하는 단계, 전력 트랜지스터를 도통시켜 배터리에 순간 대 전류를 공급하여 정해진 매우 짧은 시간에 배터리의 전압을 샘플링하는 단계, 상기 배터리의 내부 저항을 배터리의 내부 저항의 사전 설정된 경보값과 비교하여 상기 배터리의 내부 저항이 상기 배터리의 내부 저항의 사전 설정된 경보값과 비교하여 동일 또는 더 큰지 여부를 판단하는 단계, 판단의 결과 그 값이 동일 또는 더 큰 경우에는 디스플레이에 경보를 표시하는 단계를 포함한다. 본 발명은 운전자가 실질적으로 실 시간에 최소한의 전류를 소비하여 배터리의 전력을 정확하게 알 수 있도록 하는 효과가 있다.

샘플링, 내부 저항, 배터리, 전력, 모니터링

Description

사전 설정된 경보 저항에 의해서 배터리의 내부 저항을 비교하여 전력을 모니터링하는 방법 및 장치{METHOD OF MONITORING ELECTRIC POWER BY COMPARING INTERNAL RESISTANCE OF BATTERY WITH A PREDETERMINATED WARNING RESISTANCE THEREOF AND APPARATUS THEREFOR}

도 1은 본 발명의 배터리의 전력을 모니터링하는 방법을 설명하는 플로우 차트

도 2는 도 1의 방법을 상세히 설명하는 플로우 차트

도 3은 본 발명의 배터리의 전력을 모니터링하는 장치의 바람직한 제 1 실시예의 블록 다이어그램

도 4는 본 발명의 배터리의 전력을 모니터링하는 장치의 바람직한 제 2 실시예의 블록 다이어그램

도 5는 본 발명의 배터리의 전력을 모니터링하는 장치의 바람직한 제 3 실시예의 블록 다이어그램

도 6은 본 발명의 배터리의 전력을 모니터링하는 장치의 바람직한 제 4 실시예의 블록 다이어그램

도 7은 본 발명의 전압 커브에 있어서 샘플된 전압 대 샘플링 시간을 도시하고 있다.

도 8은 본 발명의 방전 커브에 있어서 배터리의 내부 저항 대 방전 퍼센테이지의 도시도

도 9는 본 발명에 따른 배터리와 직렬로 연결된 외부 부하의 등가회로

본 발명은 모니터링 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 외부 부하에 의해서 배터리의 내부 저항을 구하고, 배터리의 내부저항의 사전에 설정된 경보값과 배터리의 내부저항을 비교하여 엔진을 구동하기 전에 그 전력이 사전에 설정된 레벨보다 더 낮은 경우에는 경보를 표시하는 배터리의 전력을 모니터링 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 모니터링 장치에 관한 것이다.

운전자는 자동차를 시동시키기 위해서는 자동차의 엔진을 구동시켜야 한다. 또한, 엔진을 성공적으로 시동하기 위해서는 배터리에 충분한 전력이 있어야 한다. 일반적으로, 배터리는 일정한 수명이 있다. 그러나, 주변 온도, 충전 조건 및 시간 등 여러 가지 요인들에 의해서 배터리에 수명이 짧아질 수 있다. 따라서, 배터리의 실질적인 수명과 사전 설정된 수명 사이에 차이가 있을 수 있고, 그러한 차이가 매우 클 수도 있다. 그러나, 실질적으로, 운전자(숙련된 운전자라고 하여도)가 엔진을 시동하기 전에는 배터리의 전력 레벨을 알 방법이 없다. 일반적으로, 자동차 수리소에서는 측정 장치에 의해서 전력 레벨을 측정하는 것이 가능하다. 측정장치는 부피가 크기 때문에 자동차에 싣고 다니는 것은 불가능하다. 따라서, 자동차의 시동이 걸리지 않을 때에야 비로소 운전자는 배터리의 전력이 부족하다 것을 알 수 있게 된다. 또는 배터리가 이미 고장 난 경우에도 일단 시동이 걸린다면 다음에 시동을 걸기 전에는 운전자는 배터리의 고장 여부를 알 수 없다. 그러한 상태가 발생한다는 것은 운전자가 자동차를 외딴 지역, 산악 지역, 사막에 세울 수 있기 때문에 매우 위험하다.

바람직하게는, 배터리 전력 측정 장치를 차량의 필수적인 장비로 차량에 항상 탑재시킬 수 있다. 그러나, 배터리 전력 측정 장치도 배터리의 전력을 소비ㅎ한다. 하기 때문에, 자주 전력을 측정하는 것도 바람직하지 않다. 따라서, 최소의 전력을 소비하면서 비교적 짧은 주기로 배터리의 전력을 정확하게 측정하는 것이 바람직하다. 본 발명은 미국 특허 6,704,629호 "자동차의 전력을 모니터링하는 장치 및 방법"에 관련된 것이다. 그 선행기술에서는 배터리의 두 단자에서 측정되어야 할 배터리의 상태를 판단하기 위해서 사전에 결정된 경보값과 배터리의 두 단자에서 측정된 전압을 비교한다. 선행기술의 기재는 본 발명에서 배경기술로 본 발명의 기술로 포함된다.

본 발명의 목적은 사전에 설정된 저항을 갖는 외부 부하를 배터리와 직렬로 연결하고, 정해진 매우 짧은 시간 동안 배터리의 전압을 샘플링하기 위해서 전력 트랜지스터를 도통시켜서 배터리에 순간 대 전류를 공급하고, 배터리의 내부 저항 을 사전에 설정된 배터리의 내부 저항의 경보값(warning value)과 비교하여 배터리의 내부 저항이 사전에 설정된 배터리의 내부 저항과 비교하여 동일 또는 더 큰지를 판단하고, 그 값이 동일하거나 더 큰 경우에는 디스플레이에 경보를 표시하는 것에 의해서 배터리의 전력을 모니터하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 방법을 사용하여, 운전자는 실질적으로 실시간에 배터리의 전력을 측정하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 목적은 매우 작은 저항을 갖는 외부 부하를 배터리와 직렬로 연결하고, N 차례 배터리의 전압을 샘플링하기 위해서 전력 트랜지스터를 도통시켜 배터리에 순간 대 전류를 공급하는 것에 의해서 배터리의 전력을 모니터하는 방법을 제공하여 운전자가 에너지를 절약할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 하나의 측면은, 장치를 제어하여 사전에 결정된 주기로 측정될 배터리의 전압을 샘플하고, 측정될 배터리의 내부 저항을 계산하고, 측정될 배터리의 내부 저항을 측정될 배터리의 내부 저항의 사전에 결정된 경보값과 비교하는 MCU와; 동작 주기동안에 안정적인 전압을 장치에 제공하기 위해서 선택적으로 사용되는 전압-안정화 회로; 측정될 배터리의 내부 저항을 계산하기 위해서 측정될 배터리와 직렬로 직접적으로 연결된 사전에 설정된 저항값을 갖는 외부 부하; 측정될 배터리의 두 단자의 전압을 순간적인 대 전류로 샘플링하기 위한 전압 샘플링 회로; 장치의 스위치로서 동작하고, 외부 부하의 순간적인 전류의 크기를 제어하고 측정될 배터리의 전압을 샘플링하기 위해서 상기 MCU에 의해서 제어하기 위해서 측정될 배터리와 병렬로 연결된 전력 트랜지스터를 포함하는 순간 전류 제어 회로; 및 상기 MCU에 의해서 수행된 비교에 의해서 측정될 배터리의 내부 저항값이 측정될 배터리의 내부저항의 사전에 결정된 경보값과 비교하여 동일하거나 더 클 경우에는 경보를 표시하는 디스플레이를 포함하는 배터리의 전력을 모니터하는 장치를 제공하는 것이다.

상기의 본 발명의 특징 및 장점은 이하의 도면을 참조한 상세한 설명에 의해서 더욱 명확해 진다.

도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 배터리의 전력을 모니터하는 방법이 설명된다.

단계 1에서, 외부 부하의 저항 R은 배터리의 종류 및 측정될 배터리의 내부 저항에 기초하여 증폭기를 사용하여 선택적으로 25 μΩ 내지 1000 mΩ으로 세트된다.

단계 2에서, 측정될 배터리의 내부 저항의 사전에 정해진 경보값 r은 0.001 Ω 내지 1.5 Ω으로 세트된다. 적절한 세팅은 사전 설정값, 경보 범위, 또는 방전 종료 전에 복수의 경보의 스테이지를 위해서 복수의 사전에 설정된 경보값 중에서 하나를 제공하기 위한 어플리케이션에 의해서 결정된다.

단계 3에서, 복수의 횟수로 전력 트랜지스터를 순간적으로 도전시켜서 외부 부하에서 측정될 배터리의 2 개의 단자에서 전압을 순간적인 대 전류로 샘플하여, 복수 개의 샘플된 전압을 구할 수 있다. 전압 커브는 복수 개의 샘플된 전압을 같 이 결합함으로써 형성된다.

단계 4에서, 샘플된 전압을 외부 부하의 저항으로 제산하여 배터리의 전류를 구한다. 또한, 반대로 측정될 배터리의 내부 저항 (r)을 샘플된 전압(V)을 배터리의 전류(I)로 제산하여 구할 수 있다.

단계 5에서, 위에서 구해진 측정될 배터리의 내부 저항을 측정될 배터리의 내부 저항(r)의 미리 설정된 경보 값과 비교하여 측정될 배터리의 내부 저항이 사전 설정된 경보값의 범위 내에 있는지 여부를 판단한다. 그 결과 그 값이 범위 내에 있다면, 배터리가 낮다든지, 또는 엔진이 오동작하고 있음을 의미한다.

단계 6에서, 단계 5에서 비교 결과가 측정될 배터리의 내부 저항이 사전 설정된 경보값의 범위 내에 있는 경우에는 경보를 디스플레이에 표시한다.

도 2, 7, 및 8을 참조하여, 상기 방법의 상세한 단계가 설명된다.

단계 11에서, 시스템은 프로그램의 초기 어드레스로 인터럽트 벡터 어드레스를 셋팅함으로써 시작한다.

단계 12에서, 시스템은 초기화되어, 레지스터의 초기값을 세팅하기 위해서 레지스터 및 I/O 핀이 초기화되고, 인터럽트 벡터 및 타이머는 활성화되고, 각 I/O 핀의 상태값 및 초기값이 정해진다.

단계 13에서, 외부 부하의 저항 (R)은 배터리의 종류의 요구조건 및 측정될 배터리의 내부 저항에 기초하여 증폭기를 사용하여 선택적으로 25 μΩ 내지 1000 mΩ으로 세트된다. 외부 부하의 저항 R은 증폭기에 의해서 선택적으로 정해진다.

단계 14에서, 측정될 배터리의 내부 저항 r의 사전에 설정된 경보값은 배터 리의 종류에 기초하여 0.001Ω 내지 1.5Ω으로 선택적으로 정해진다. 적절한 세팅값은 방전 종료 전에 사전 설정된 경보값을 제공하기 위해서 어플리케이션에 의해서 정해진다.

단계 15에서, 무 부하 전압이 복수 차례 샘플된다. 샘플된 시간은 순간적인 샘플링 시간으로 세트된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전력 트랜지스터에 의해서 순간 대 전류를 제공하기 전에, 측정되어야 할 배터리의 두 단자 사이의 무 부하 전압 Vo1이 K1 번 샘플되고(여기서, K1 ≥ 1), 부하의 두 단자 사이의 무 부하 전압 Vo2가 L1 번 샘플되고(여기서, L1≥ 1), Vo1 및 Vo2의 평균전압이 계산에 의해서 얻어지고, 그 평균값이 저장된다.

단계 15a에서, 저항 R 을 갖는 외부 부하가 부가되고 전력 트랜지스터가 도통되어 순간 대 전류가 제공된다.

단계 15b에서, 부하 전압이 순간적인 샘플링 시간에 샘플된다(도 7 참조). 순간적인 샘플 시간은 0.01 초 이내이고, 전압 샘플링 시간으로 세트된다. 전력 트랜지스터에 의해서 순간 대 전류를 공급한 후에, 측정될 배터리의 두 단자 사이의 부하 전압 Vi1은 K2 번 샘플되고(여기서 K2 ≥ 1), 부하의 두 단자 사이의 부하 전압 Vi2 은 L2 번 샘플되고 (여기서 L2 ≥ 1), Vo1 및 Vi2의 평균전압은 계산에 의해서 구해지고 그 평균값이 저장된다. 순간 대 전류는 바람직하게는 1A 내지 500A의 범위에 있다.

단계 15c에 있어서, 저항 (R)을 갖는 외부 부하가 제거된다. 전력 트랜지스터는 차단되어 순간 대 전류가 출력되지 않는다.

단계 15d에 있어서, 샘플의 횟수가 N (여기서 N ≥ 1)인지 여부가 판단되어, 그 값이 "예" 이면 단계 16으로 진행된다. 그 값이 "아니오" 이면 단계 15로 진행된다.

단계 16에 있어서, 측정될 배터리의 내부 저항 (r)의 평균값은 다음에 개시된 바와 같이 도 9를 참조하여 계산된다. 측정될 배터리의 전류 I 는 다음의 식에 의해서 구해진다.

또한, 측정되어야 할 배터리의 내부 저항 (r)은 다음 식에 의해서 계산된다.

단계 17에서, 단계 16에서 구해진 측정될 배터리의 내부저항 (r)을 단계 15에서 측정될 배터리의 내부 저항의 사전에 설정해진 경보값과 비교하여, 측정될 배터리의 내부저항 (r)이 경보 범위 내에 있는지 여부를 판단한다.

단계 16에서, 단계 17에서 사전에 설정된 경보값에 도달하였는지에 따라서 디스플레이에 경보를 표시한다.

단계 16에서, 타이머가 시간을 카운트하기 시작한다.

단계 20에서, 시간이 다음 샘플링 시간 T2와 동일한지 여부를 판단하여 동일하면, 다음 샘플링은 단계 15로 진행되고, 그렇지 않으면 단계 19로 돌아간다.

단계 15에서 15d 사이의 전압 샘플링 절차가 한 주기의 샘플링이다. 그것은 본 발명에 따른 전압 커브에 있어서 샘플된 전압 대 샘플링 시간의 도 7의 그래프에 도시되어 있다. 전압 커브 Vo는 순간 대 전류가 무 부하 상태에서 부하상태로 전압이 변화하는 것에 의해서 순간 대 전류가 발생하는 경우에 전압 커브 Vo가 측정될 배터리(7)의 두 단자 사이에서 구해진다(도 3 및 도 4 참조). 도 7에 있어서, 전압 Vo1 및 Vo2가 단계 15에서 얻어지고, 전압 Vi1 및 Vi2가 단계 15b에서 구해진다.

다시 도 7의 전압 커브를 참조하면, 전압 커브에 대한 샘플링이 가장 잘 이해된다. 커브 Vo는 측정될 배터리의 전압 커브이고, 커브 Vi는 외부 부하 R의 전압 커브이다. 전압 커브 Vo의 섹션으로서, 커브 P1은, 본 발명에 따른 배터리의 전력을 모니터링하는 장치의 전력 트랜지스터 Q1이 차단되는 경우에 측정될 배터리의 무 부하 전압 커브 Vo1 이다. 즉, 커브 P1은 K1 번 샘플된 전압 커브 Vo1 이다. 마찬가지로, 무 부하 전압 커브 Vo2가 동일한 샘플링 시간에서 외부 부하 R의 두 단자에서 측정된다. 즉, 전압 커브 Vo2는 L1 번 샘플된 전압 커브 섹션이다.

커브 P2는 전력 트랜지스터 Q1이 도통된 경우에 순간 전압을 나타낸다. 커브 P3는 측정될 배터리의 두 단자 사이의 가장 낮은 전압으로부터 전력 트랜지스터 Q1이 도통된 후에 그 단자의 가장 높은 전압까지의 섹션을 나타낸다. 커브 P4는 측정될 배터리의 전압과 부하 R의 두 단자에서 측정될 전압이 전력 트랜지스터 Q1이 도통된 후에 안정화되는 경우의 섹션을 나타낸다. 커브 P5는 전력 트랜지스터 Q2가 다시 도통된 경우(도 4 참조)에 순간 전압을 나타낸다. 커브 P6는 측정될 배터리의 두 단자 사이의 가장 낮은 전압으로부터 전력 트랜지스터 Q2이 도통된 후에 그 단 자의 가장 높은 전압까지의 섹션을 나타낸다. 커브 P7은 전력 트랜지스터 Q1 및 Q2가 도통된 후에 안정된 전압 섹션을 나타낸다. 커브 P8은 전력 트랜지스터 Q2가 차단된 경우에 순간 전압을 나타낸다. 커브 P9은 측정될 배터리의 전압과 부하 R의 두 단자에서 측정될 전압이 부하 트랜지스터 Q2가 차단된 경우에 순간 전압을 나타낸다. 커브 P10은 전력 트랜지스터 Q1이 차단된 경우에 순간 전압을 나타낸다. 커브 P11은 전력 트랜지스터 Q1 및 Q2가 차단된 후에 안정 전압의 섹션을 나타낸다. 이 경우에, 커브 P11에 의해서 나타나는 전압은 커브 P10에 의해서 나타나는 전압과 동일하다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 배터리의 전력을 모니터링하는 장치 (60)의 바람직한 제 1 실시예의 전기적 블록 다이어그램을 도시한다. 장치 (60)은 MCU (microprocessor control unit), 전압 안정화 회로(61) (실제 어플리케이션에 따라서 선택적으로 연결됨), 외부 부하(63), 전압 샘플링 회로(64), 순간 전류 제어 회로(65), 및 디스플레이(66)를 포함한다. 각각의 구성요소는 이하에서 상세하게 설명된다.

MCU (62)는 측정될 배터리(7)에 신호를 전송하여 사전 설정된 시간 주기 동안에 그 전압을 샘플링하고, 측정될 배터리의 내부 저항 r을 계산하고, 내부 저항 r의 경보값을 필요한 경우에 경보를 위해서 외부 부하 저항과 비교한다. 전압 안정화 회로 (61)는 동작 주기 동안에 장치 (60)에 안정적인 전압을 제공하기 위해서 선택적으로 사용되는데, 이것은 장치(60)가 안정적인 DC 셀 또는 배터리를 사용되면, 그것에 의해서 전압 안정화 회로(61)를 제거하여도 된다는 것을 의미한다. 측 정될 싱글 배터리의 외부 부하(63)는 사전에 정해진 저항을 갖는다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 외부 부하 (63)은 저항이다. 외부 부하의 저항 R은 25μΩ 내지 1000 mΩ로 정해지고 측정될 배터리의 내부 저항 r을 계산하기 위해서 측정될 배터리와 직렬로 직접 연결되어 제공된다. 외부 부하(63)는 실질적으로 매우 낮은 저항으로 측정될 배터리(7)의 전압을 매우 짧은 시간에 샘플할 수 있다. 예를 들어, 순간 대 전류값을 1A 내지 100A를 선택적으로 인가하는 것에 의해서 전압을 샘플링하는 것이 0.01 초 내에 (전압을 샘플하기 위해서) 요구된다. 외부 부하 (63)이 망간 또는 다른 합금으로 형성되는 저항으로 구현된다. 또는, 외부 부하(63)는 순간 전류 제어 회로 (65)의 전력 트랜지스터 Q1, Q2의 내부 저항이 외부 부하 (63)로 사용될 수 있는 것과 같이, 하나의 저항을 갖는 부하로 구현되어, 즉, 이 실시예에서 외부 부하(R)(63)가 도 3의 회로 (65A - 65B)로부터 제거될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 외부 부하(63)는 두 단자 63E 및 63F (R 이 없이) 또는 A/D 즉, 단자 63A - 63B, 63C - 63D 사이의 도체와 같은, 측정될 배터리의 두 단자 사이에 연장된 도전체에 의해서 구현될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전압 샘플링 회로 (64)는 두 단자 (64A)의 전압을 샘플링한다는 것을 유의하라. 도 3에 도시된 바와 같이, 단자 64A 는 MCU (62)의 A/D 핀의 양극 단자에 전기적으로 연결되고, 측정될 배터리(7)의 양극 단자와 다른 단자(64A)는 MCU (62)의 A/D 핀의 음극 단자와 측정될 배터리(7)의 음극 단자에 전기적으로 연결된다. 마지막으로, 수정된 전압이 샘플된다. 순간 전류 제어 회로(65)는 MCU (62)에 의해서 제어된다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 순간 전류 제어 회로(65)는 측정될 배터리에 병렬로 직접 연결된 전력 트랜지스터 Q1에 의해서 구현된다. 순간 전류 제어 회로(65)는 본 발명의 장치의 스위치로서 동작하고, 부하의 순간 전류의 크기를 제어한다. 즉, 조정된 순간 전류는 전압 샘플링 주기에서 전압을 샘플링하기 위해서 측정될 배터리(7)에 공급된다. 디스플레이(66)는, 측정될 배터리의 내부 저항과 배터리의 내부 저항의 사전에 정해진 경보값을 MCU (62)가 비교하여 경보값에 도달한 경우에는 경보를 표시한다 .

요약하면, 본 발명에 의하면, 배터리의 전력을 모니터하는 장치(60)를 측정될 배터리(7)에 연결한 후에, 선택적으로, 전압 안정화 회로(61)는 요구되는 전압을 동작 주기 동안에 MCU (61)를 포함하는 장치에 제공한다. 그리고, MCU(62)는 배터리의 내부 저항을 외부 부하의 내부저항과 비교하는 것에 의하여 전력을 모니터링하는 방법에 기초한 동작을 수행한다. 먼저, 전압 샘플링 회로(64)는 외부 부하 (63)가 일시적으로 제거되는 경우 측정될 배터리(7)의 전압을 샘플한다. 장치에 외부 부하 (63)을 추가한 후에 순간 전류 제어 회로 (65)의 전력 트랜지스터 Q1은 도통하여 순간 대 전류를 제공한다. 다음에는, 전압 샘플링 회로 (64)는 외부 부하(63)가 추가된 경우에 측정될 배터리(7)의 전압을 샘플한다. 사전에 정해진 시간 동안에 전압을 N 번 샘플링을 수행한 다음에 MCU(62)는 부하를 제거하고, 샘플된 전압과 전기식을 이용하여 측정될 배터리(7)의 내부 저항 r를 계산한다. 또한, 측정될 배터리(7)의 계산된 내부 저항 r을 배터리의 내부 저항의 정해진 경보값과 비교한다. 마지막으로, 필요한 경우에, 경보가 디스플레이(66)에 표시된다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리의 전력을 모니터링하는 장치(60)의 제 2 실시예의 전기적 블록 다이어그램이 도시된다. 제 2 실시예는 실질적으로 제 1 실시예와 동일한 구조를 갖는다. 제 2 실시예의 특징은 이하에서 상세히 설명된다. 장치(60)의 순간 전류 제어 회로(65)는 두 개의 병렬 전력 트랜지스터 Q1 및 Q2로 구현된다. 전력 트랜지스터 Q1 및 Q2는 두 단자의 가장 낮은 전압 값을 얻기 위해서 순차적으로 도통된다. 그것은 도 7의 커브 P3 및 P6에 도시된다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리의 전력을 모니터링하는 장치(60)의 제 3 실시예의 전기적 블록 다이어그램이 도시된다. 제 2 실시예는 실질적으로 제 2 실시예와 동일한 구조를 갖는다. 제 3 실시예의 특징은 이하에서 상세히 설명된다. 외부 부하 (63)은 매우 낮은 저항을 갖는다. 증폭기 (67)은 외부 부하 (63)와 MCU (62)에 선택적으로 상호 연결된다. 바람직하게는, 외부 부하(63)는 1000 Ω 보다 더 작은 저항을 갖는다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리의 전력을 모니터링하는 장치(60)의 제 4 실시예의 전기적 블록 다이어그램이 도시된다. 제 4 실시예는 실질적으로 제 2 실시예와 동일한 구조를 갖고 있다. 제 4 실시예의 특징은 이하에서 상세히 설명된다. 외부 부하 (63)은 63S로 부호가 붙는 병렬 유닛 S로 구현된다. 바람직한 실시예에서, 측정될 싱글 배터리의 병렬 부하는 앞에서 기재한 실시예와 동일한 효과를 얻기 위해서 병렬 회로로 구현된다.

본 발명은 특정 실시예에 의해서 개시되지만, 다양한 변경 및 변형이 본 발 명의 청구범위에 개시된 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않은 범위에서 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 가능하다.

본 발명은 운전자가 실질적으로 실 시간에 최소한의 전류를 소비하여 배터리의 전력을 정확하게 알 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

(i) 배터리의 종류 및 측정될 배터리의 내부저항에 기초하여 외부 부하의 저항을 정하는 단계;

(ii) 측정될 배터리의 내부 저항을 정하는 단계;

(iii) N 개의 샘플된 전압을 같이 연결함으로써 전압 커브를 구하기 위해서 전력 트랜지스터를 순간적으로 N 번 도통시킴으로써 측정될 배터리의 두 단자의 전압을 외부 부하에서의 순간 대 전류로 샘플링하는 단계;

(iv) 측정될 배터리의 내부 저항이 계산에 의해서 얻어질 수 있도록 샘플된 전압을 외부 부하의 저항으로 제산하여 측정될 배터리의 전류를 얻는 단계;

(v) 이미 구해진 측정될 배터리의 내부 저항을 측정될 배터리의 내부 저항의 사전 설정된 경보값과 비교하여 이미 구해진 측정될 배터리의 내부 저항값이 사전 설정된 경보값과 비교하여 동일하거나 또는 더 큰지 여부를 판단하는 단계; 및

(vi) 단계 (v)의 판단에 의해서 그 값이 동일하거나 또는 더 큰 경우에는 디스플레이에 경보를 표시하는 단계를 포함하는 배터리의 전력을 모니터하는 방법.
상기 청구항 제 1 항에 있어서, 측정될 배터리의 내부 저항의 사전 설정된 경보값은 0.001Ω 에서 1.5Ω이고, 외부 부하의 저항값은 25μΩ 내지 1000 mΩ의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터하는 방법
상기 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 외부 부하의 저항은 증폭기에 선택적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터하는 방법.
상기 청구항 제 1 항에 있어서, 외부 부하의 저항은 전력 트랜지스터의 내부 저항인 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터하는 방법
상기 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 순간 대 전류는 1A 내지 500A의 범위에 있고, 순간 샘플링 시간은 0.01 초보다 더 작은 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터하는 방법
(1) 인터럽트 벡터 어드레스를 프로그램의 초기 어드레스로 정하여 시작하는 단계;

(2) 레지스터 및 I/O 핀을 초기화하여 레지스터의 초기값을 정하고, 인터럽트 벡터 및 타이머를 구동시키고, 각각의 I/O 핀의 상태 및 초기값을 정하는 단계;

(3) 외부 부하의 저항을 정하는 단계;

(4) 측정될 배터리의 내부 저항의 사전 설정된 경보값을 정하는 단계;

(5) 전력 트랜지스터에 의해서 순간 대 전류를 제공하기 이전에 무 부하 전압을 여러 차례 순간적으로 샘플링하고 - 여기서 샘플링 시간은 순간 샘플링 시간으로 정해짐 -, 측정될 배터리의 두 단자 사이의 무 부하 전압 Vo1은 K1 번 (여기서, K1 ≥ 1 ) 샘플되고, 외부 부하의 두 단자 사이의 무 부하 전압 Vo2 는 L1 번 (여기서, L1 ≥ 1 ) 샘플되고, 전압 Vo1 및 Vo2 의 평균은 계산에 의해서 구해지고, 평균값은 저장되는 단계;

(6) 외부 부하를 추가하고, 전력 트랜지스터를 도통켜서 순간 대 전류를 구하는 단계;

(7) 전력 트랜지스터에 의해서 순간 대 전류를 제공한 후에, 여러 차례 순간적으로 부하 전압을 샘플링하고 - 여기서, 샘플링 시간은 순간 샘플링 시간으로 정해짐 -, 측정될 배터리의 두 단자 사이의 부하 전압 Vi1 은 K2 번 (여기서, K2 ≥ 1 )샘플되고, 외부 부하의 두 단자 사이의 부하 전압 Vi2는 L2 번 (여기서, L2 ≥ 1 )샘플되고, 전압 Vo1 및 Vo2 의 평균은 계산에 의해서 구해지고, 평균값은 저장되는 단계;

(8) 외부 부하를 제거하고, 전력 트랜지스터를 차단하여 순간 대 전류의 공급을 중단하는 단계;

(9) 샘플링 횟수가 N (N ≥ 1 ) 인지 여부를 판단하고, 판단의 결과가 부정적이면 상기 단계 5로 돌아가는 단계;

(10) 상기 샘플된 전압의 평균값을 순간 대 전류로 나누는 것에 의해서 측 정될 배터리의 내부 저항을 계산하는 단계;

(11) 측정될 배터리의 내부 저항을 측정될 배터리의 내부 저항의 사전에 정해진 경보 값과 비교하여 측정될 배터리의 내부 저항이 내부 저항의 사전에 정해진 경보 값과 동일 또는 더 큰지 여부를 판단하는 단계;

(12) 상기 단계 (11)에서의 판단 결과 그 값이 동일 또는 더 크다면 디스플레이에 경고를 표시하는 단계;

(13) 타이머를 구동시켜 시간을 카운트하는 단계; 및

(14) 시간이 다음 샘플링의 시간 T2 와 동일한지 여부를 판단하여, 동일하다고 판단되면 상기 단계 (5)로 돌아가고, 동일하지 않다고 판단되면 단계(13)로 돌아가는 단계 - 여기서, 단계 5에서 단계 9까지의 전압 샘플링은 하나의 주기를 형성함 - ;

를 포함하여 배터리의 전력을 모니터링하는 방법.
배터리의 전력을 모니터링하는 장치에 있어서,

사전에 설정된 주기 동안에 측정될 배터리의 전압을 샘플링하고, 측정될 배터리의 내부 저항을 계산하고, 측정될 배터리의 내부 저항을 측정될 배터리의 내부 저항의 사전에 정해진 경보 값와 비교하기 위해서 상기 장치를 제어하기 위한 MCU;

측정될 배터리의 내부 저항을 계산하기 위해서 측정될 배터리와 직렬로 직접 연결된 사전에 결정된 저항을 갖는 외부 부하;

측정될 배터리의 두 단자의 전압을 순간 대 전류로 샘플링하는 전압 샘플링 회로;

상기 MCU에 의해서 제어되어 상기 장치의 스위치로서 작용하고, 상기 외부 부하의 순간 전류의 크기를 제어하고, 측정될 배터리의 전압을 샘플링하기 위해서 측정될 배터리와 병렬로 연결된 전력 트랜지스터를 포함하는 순간 전류 제어 회로; 및

MCU 에 의해서 수행된 비교에 의해서 측정될 배터리의 내부 저항이 측정될 배터리의 내부 저항의 사전에 설정된 경보값과 동일하거나 더 큰 경우에는 경보를 표시하는 디스플레이를 포함하는

배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
상기 청구항 제 7 항에 있어서, 상기 외부 부하는 저항이고, 상기 장치는 상기 외부 부하에 선택적으로 연결된 증폭기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
상기 청구항 제 7 항에 있어서, 상기 부하 요소는 측정될 배터리의 두 단자 사이에 연장된 도체의 저항과 동일한 크기의 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
상기 청구항 제 7 항에 있어서, 상기 순간 전류 제어 회로는 전력 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터링 하는 장치.
상기 청구항 제 7 항에 있어서, 상기 순간 전류 제어 회로는 2 개 이상의 병렬의 전력 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터링 하는 장치.
상기 청구항 제 7 항에 있어서, 상기 외부 저항은 25 μΩ 내지 1000 mΩ 의 범위에 있고, 측정될 배터리의 내부 저항의 사전에 설정된 경보값이 0.001 Ω 에서 1.5 Ω 인 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터링 하는 장치.
상기 청구항 제 7 항에 있어서, 외부 부하의 저항은 선택적으로 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터링 하는 장치.
상기 청구항 제 7 항에 있어서, 순간 대 전류는 1 A 내지 500 A의 범위에 있고, 전압 샘플링 시간은 0.01 초 보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리의 전력을 모니터링 하는 장치.