KR20060073935A

KR20060073935A - 전지 잔용량 산출 방법, 전지 잔용량 산출 장치 및 전지잔용량 산출 프로그램

Info

Publication number: KR20060073935A
Application number: KR1020067003097A
Authority: KR
Inventors: 신이치 우에사카; 노조무 미츠요시
Original assignee: 소니 가부시키가이샤
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-06-29
Also published as: JP2005077332A; EP1662269A1; EP1662269A4; CN100514082C; TWI261678B; WO2005024446A1; CN1846143A; US20070114971A1; JP4161854B2; US7456613B2; TW200526973A; KR101192713B1

Abstract

비교적 간단한 회로 구성을 이용하여 고정밀도로 2차 전지의 잔용량(殘容量: remaining power)을 예측할 수 있는 전지 잔용량 산출 방법, 전지 잔용량 산출 장치 및 전지 잔용량 산출 프로그램이다. 2차 전지의 출력 전압값을 측정하고, 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값(threshold) 이상인 고소비(高消費) 모드와 임계값보다 작은 저소비(低消費) 로 구별하고, 저소비 모드시에는 2차 전지의 방전 특성인 미리 정해진 기준 전압 곡선과 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하고, 고소비 모드시에는 저소비 모드에서 고소비 모드로의 전환(切換: switching, changing)시의 잔용량 변화가 거의 없는 것으로서 잔용량을 산출한다. 고소비 모드시에는, 사용 모드 변화 전(前)의 잔용량인 기준 잔용량과, 고소비 모드 개시(開始) 시의 출력 전압인 개시 전압과, 미리 정해진 2차 전지의 컷오프(cut-off) 전압과, 출력 전압값에 의거해서 잔용량의 산출을 행한다고 해도 좋다.

Description

전지 잔용량 산출 방법, 전지 잔용량 산출 장치 및 전지 잔용량 산출 프로그램{BATTERY REMAINING POWER CALCULATING METHOD, BATTERY REMAINING POWER CALCULATING DEVICE, AND BATTERY REMAINING POWER CALCULATING PROGRAM}

본 발명은 2차 전지의 사용 가능한 전기량(電氣量)을 산출하기 위한 전지 잔용량(殘容量: remaining power) 산출 방법, 전지 잔용량 산출 장치 및 전지 잔용량 산출 프로그램에 관한 것이다.

근년(近年)에, 휴대 전화는 종래의 통화 기능 뿐만 아니라, 전자(電子) 메일 기능이나 디지털 카메라 기능 등이 탑재되고, 고기능(高機能)인 휴대형 다기능(多機能) 전자 장치로 변모(變貌)하고 있다. 휴대 전화는 예를 들면 리튬 이온 2차 전지 등의 2차 전지로 이루어지는 배터리에 의해서 구동되고 있지만, 휴대 전화의 사용자가 안심하고 휴대 전화를 사용하기 위해서는, 배터리의 잔용량을 정확하게 사용자에게 알릴 필요가 있다. 왜냐하면, 외출처(外出先)에서 휴대 전화의 배터리가 다 되는(끊어지는) 것은, 사용자에게 있어서 가장 피하고 싶은 문제이며, 사용자가 배터리의 잔용량을 올바르게 알 수 있으면, 미연(未然)에 배터리 다됨(blow out)을 막을 수 있기 때문이다. 그러나, 휴대 전화의 잔용량 표시는 도 10에 도시하는 바와 같은 3단계 표시가 일반적이며, 사용자의 요구를 만족시키고 있는 것이라고는 할 수 없다.

종래의 휴대 전화에서의 잔용량 산출은 전지의 전압(電壓)만을 측정해서 전압을 기준값과 비교하는 것에 의해 행해져 왔다. 그러나, 후술하는 바와 같이 전압과 잔용량의 관계는 1대1의 관계는 아니라, 이 산출 방법으로는 잔용량을 정확하게 표시할 수가 없다. 이 때문에, 현상(現狀)의 잔용량 산출 방법에서는, 휴대 전화를 사용하고 있음에도 불구하고 잔용량 표시가 증가한다고 하는 문제가 자주 발생하기 때문에, 잔용량 표시를 현재의 3단계 표시에서 보다 상세한 표시, 예를 들면 10단계 표시로 하는 것은 곤란했다. 잔용량 표시가 증가한다고 하는 문제를 해결하는 방법도 제안되어 있지만, 잔용량의 정밀도를 본질적으로 개선한 것은 아니다(예를 들면, 일본 특개평(特開平) 8-237336호 공보 참조).

한편, 전지의 잔용량을 고정밀도로 산출하는 방법으로서, 전류(電流) 적산법(積算法: integrating method)과 전압법의 2개의 방법이 제안되어 있다. 전류 적산법은 만충전(滿充電: full charged) 용량으로부터 방전 전류의 적산값을 감산(減算)하는 것에 의해 현재의 잔용량을 산출하는 방법이다. 그러나, 휴대 전화 등의 전류 변동의 특징은 휴대 전화의 사용 상태 중에서 가장 큰 시간을 차지하는 대기(待受: waiting)시와 통화시의 전류의 차(差)가 100배 이상 있는 것, 또 펄스적인 전류가 흐르는 것이다. 따라서, 이와 같은 전류를 정확하게 측정해서 적산하기 위해서는, 다이나믹 레인지가 넓고 주파수 특성이 우수한 고정밀도 전류 측정 회로가 필요하게 되며, 휴대 전화 등의 소형인 휴대형 전자 장치에 그와 같은 회로를 적용하는 것은 현실적이지 않다.

한편으로 전압법은 여러가지 조건에서 전압과 잔용량의 관계를 미리 측정해 두고, 실사용(實使用) 시에 측정한 전압을 상기의 관계와 비교하는 것에 의해 잔용량을 산출하는 방법이다. 어떤 전압과 전류의 조합(組合)에 대한 잔용량을 다수(多數) 테이블로서 기억해 두고, 측정한 전압·전류를 그 테이블과 비교하는 것에 의해, 잔용량을 산출하고, 또 온도나 배터리의 열화(劣化) 상태에 의해 그 값을 보정하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개(特開) 2002-214310호 공보 참조).

일본 특개 2002-214310호 공보에서 지적되고 있는 바와 같이, 2차 전지는 전류·온도·열화 상태 등의 사용 상황에 따라, 전압과 잔용량의 관계는 크게 변화하기 때문에, 사용 조건에 따른 많은 조건에서 전압과 잔용량의 관계를 측정해서 테이블을 작성해 둘 필요가 있다. 그러나, 이와 같은 다대(多大)한 노력을 기울여서 작성한 테이블은 통상, 정전류(定電流) 방전 혹은 정전력(定電力) 방전의 시험에 의해서 얻어지는 것으로서, 휴대 전화의 실사용 상황으로부터는 크게 동떨어진 것이다.

즉, 전압과 잔용량의 관계는 같은(同) 전류·온도·열화 상태이더라도, 대기 상태부터 통화를 개시(開始)했다 등, 휴대 전화를 어떻게 사용하고 있는지 등의 사용 이력(履歷)에 따라서 변화하기 때문에, 정전류 방전이나 정전력 방전과 같이 이상적(理想的)인 방전 조건에 의해서 작성한 테이블을 이용한 방법에서는, 사용 상황이 항상 변화하는 실사용 환경에서 잔용량을 산출한 경우, 그 산출 정밀도는 낮 은 것으로 된다.

또, 전류 적산법과 전압법을 병용한 방법도 제안되어 있다. 이것은 정확한 전류 적산이 곤란한 대기시에는 전압법을 사용해서, 통화시 등의 전류가 큰 경우에는 전류 적산법을 사용해서 잔용량을 산출하는 방법이다(예를 들면, 일본 특개 2002-181906호 공보 참조). 대기시에만 전압법을 사용하는 것에 의해서, 전압법에 필요한 테이블의 수(數)를 삭감하고, 통화시에는 전류 적산법을 사용하는 것에 의해, 고정밀도 잔용량 산출을 목적으로 한 것이다. 그러나, 이 발명에서도 전류 적산법을 사용할 필요가 있으며, 그 때문에 고정밀도 전류 측정 회로가 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다.

이상으로 기술한 바와 같이, 일본 특개평 8-237336호 공보로 개시되어 있는 전압만을 측정하는 잔용량 산출 방법에서는, 비교적 간단한 회로 구성으로 잔용량을 산출할 수 있다고 하는 장점이 있지만, 그 산출 정밀도가 나쁘기 때문에, 현상의 잔용량 표시보다도 상세하게 잔용량을 사용자에 표시하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

또, 고정밀도로 전지 잔용량을 산출하려고 한 경우에, 종래의 전류 적산법 및 전압법 어느쪽이라도 전류를 측정할 필요가 있으며, 그것을 위한 회로가 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다. 게다가, 휴대 전화 등의 전류 변동의 특징으로부터 생각하여, 그와 같은 회로를 사용했다고 해도, 전류를 고정밀도로 측정해서 적산하는 것은 곤란하며, 그 때문에 전류 적산법을 이용하여 고정밀도 잔용량 예측을 실현하는 것은 실제상(實際上) 불가능했다.

따라서, 본 발명은 비교적 간단한 회로 구성을 이용하여 고정밀도로 2차 전지의 잔용량을 예측하는 것이 가능한 전지 잔용량 산출 방법, 전지 잔용량 산출 장치 및 전지 잔용량 산출 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[발명의 개시]

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전지 잔용량 산출 방법은, 2차 전지의 방전 가능한 전기 용량인 잔용량을 산출하는 전지 잔용량 산출 방법으로서, 상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 공정과, 상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값(threshold) 이상인 고소비(高消費) 모드와 임계값보다 작은 저소비(低消費) 모드로 구별하는 모드 판정 공정과, 상기 저소비 모드시(時)에, 상기 2차 전지의 방전 특성인 미리 정해진 기준 전압 곡선과 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 저소비시 잔용량 산출 공정과, 상기 고소비 모드시에, 상기 저소비 모드에서 상기 고소비 모드로의 전환(切換: switching, changing)시의 잔용량 변화가 거의 없는 것으로서 잔용량을 산출하는 고소비시 잔용량 산출 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하고, 저소비 모드에서는 기준 전압 곡선으로부터 잔용량을 산출하고, 사용 모드 전환시의 잔용량 변화를 0으로 함으로써, 2차 전지의 내부 임피던스의 영향에 의한 전압 변화를 제거하여 잔용량을 산출할 수가 있다. 또, 저소비 모드에서의 방전 특성은 하나의 기준 전압 곡선을 이용하여 나타낼 수 있기 때문에, 특성의 정보량을 적게 할 수 있고, 전지 잔용량을 산출하기 위해서 필요한 기억 용량을 작게 할 수가 있다.

또, 본 발명의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 사용 모드 변화전의 잔용량인 기준 잔용량과 고소비 모드 개시시의 출력 전압인 개시 전압을 설정하는 초기화 공정을 구비하고, 고소비시 잔용량 산출 공정에서는, 기준 잔용량과 개시 전압과 미리 정해진 2차 전지의 컷오프(cut-off) 전압과 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출한다. 기준 잔용량과 개시 전압과 컷오프 전압에 의거해서 잔용량을 산출함으로써, 고소비 모드에서도 출력 전압값을 측정하는 것만으로 정확하고 또한 상세하게 잔용량을 산출하는 것이 가능해진다. 또, 전압 측정만으로 잔용량의 산출을 행하기 때문에, 펄스적인 전류 변화에 대응한 고도(高度)의 전류계가 필요하지 않게 되고, 본 발명의 전지 잔용량 산출 방법을 실현하기 위한 구성을 간소화(簡素化)하는 것이 가능해진다.

또, 고소비 모드에서의 잔용량 Qm를, 기준 잔용량(Qn), 개시 전압(Vn), 컷오프 전압(Vt), 출력 전압값 Vm를 이용하여, 수식(數式)

에 의해서 산출한다고 해도 좋다. 간단한 수식에 의해 고소비 모드에서의 잔용량을 산출할 수 있기 때문에, 연산을 행하기 위한 회로로서 고도의 연산 장치를 필요로 하지 않는다. 또, 사용 환경이나 사용 이력에 의존하는 2차 전지의 내부 임피던스의 영향을 배제해서 잔용량의 산출을 행할 수 있기 때문에, 다량의 방전 특성 데이터를 축적해 둘 필요가 없어져, 전지 잔용량을 산출하기 위해서 필요한 기억 용량을 작게 할 수가 있다.

또, 본 발명의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 사용 모드 변화시의 출력 전압 변화인 전압 갭을 설정하는 초기화 공정을 구비하고, 고소비시 잔용량 산출 공정에서는, 전압 갭과 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출한다. 전압 갭은 2차 전지의 사용 모드가 변화했을 때의 내부 임피던스의 영향에 의해 변화하기 때문에, 전압 갭과 출력 전압에 의거해서 잔용량의 산출을 행함으로써, 내부 임피던스의 영향을 제거해서 정확하고 또한 상세하게 잔용량을 산출하는 것이 가능해진다.

또, 전압 갭(ΔV)과 출력 전압값(Vm)을 가산(加算)해서 가산 전압값(Vm＋ΔV)을 산출하고, 기준 전압 곡선에서의 가산 전압값(Vm＋ΔV)에서의 잔용량을 고소비 모드에서의 잔용량(Qm)이라고 해도 좋다. 가산 전압값을 산출해서 기준 전압 곡선과 가산 전압값에 의거해서 잔용량을 산출함으로써, 2차 전지의 사용 모드 변화시의 전압 변화인 전압 갭이 없었던 것으로 하여, 내부 임피던스의 영향을 제거한 잔용량 산출을 행할 수가 있다.

모드 판정 공정에서의 저소비 모드인지 고소비 모드인지의 판단은 2차 전지의 출력 전류값을 측정하는 것, 2차 전지의 출력 전압의 변화를 검지(檢知)하는 것, 2차 전지가 전력을 공급하는 전자 기기 측으로부터 정보를 얻는 것 등으로 판단할 수가 있다. 전자 기기와의 사이에서 정보 교환(交換)을 행하는 경우에는, 사용 모드의 검지를 행하기 위한 구성 부품을 간소화할 수가 있다. 또, 소비 전류를 검지하여 판단하는 경우라도, 고정밀도 측정을 필요로 하지 않기 때문에 제조 코스트를 저감하는 것이 가능해진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전지 잔용량 산출 장치는, 2차 전지의 방전 가능한 전기 용량인 잔용량을 산출하는 전지 잔용량 산출 장치로서, 상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 수단과, 상기 2차 전지의 방전 특성인 기준 전압 곡선이 기록되어 정보처리를 행하는 연산 수단을 구비하고, 상기 연산 수단은 상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하고, 상기 저소비 모드에서는, 상기 전압 측정 수단이 측정한 전압값과 상기 기준 전압 곡선에 의거해서 상기 2차 전지의 잔용량을 산출하고, 상기 고소비 모드에서는, 사용 모드 변화전의 잔용량인 기준 잔용량과, 고소비 모드 개시시의 출력 전압인 개시 전압과, 미리 정해진 상기 2차 전지의 컷오프 전압과, 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

기준 잔용량과 개시 전압과 컷오프 전압에 의거해서 잔용량을 산출함으로써, 고소비 모드에서도 출력 전압값을 측정하는 것만으로 정확하고 또한상세하게 잔용량을 산출하는 것이 가능해진다. 또, 전압 측정만으로 잔용량의 산출을 행하기 때문에, 펄스적인 전류 변화에 대응한 고도의 전류계가 필요하지 않게 되어, 본 발명의 전지 잔용량 산출 방법을 실현하기 위한 구성을 간소화하는 것이 가능해진다. 또, 고소비 모드에서의 잔용량(Qm)을 기준 잔용량(Qn), 개시 전압(Vn), 컷오프 전압(Vt), 출력 전압값(Vm)을 이용하여, 수식

또, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전지 잔용량 산출 장치는, 2차 전지의 방전 가능한 전기 용량인 잔용량을 산출하는 전지 잔용량 산출 장치로서, 상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 수단과, 상기 2차 전지의 방전 특성인 기준 전압 곡선이 기록되어 정보 처리를 행하는 연산 수단을 구비하고, 상기 연산 수단은 상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하고, 상기 저소비 모드에서는, 상기 전압 측정 수단이 측정한 전압값과 상기 기준 전압 곡선에 의거해서 상기 2차 전지의 잔용량을 산출하고, 상기 고소비 모드에서는, 사용 모드 변화시의 출력 전압 변화인 전압 갭과 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

전압 갭은 2차 전지의 사용 모드가 변화했을 때의 내부 임피던스의 영향에 의해 변화하기 때문에, 전압 갭과 출력 전압에 의거해서 잔용량의 산출을 행함으로써, 내부 임피던스의 영향을 제거해서 정확하고 또한 상세하게 잔용량을 산출하는 것이 가능해진다. 또, 전압 갭(ΔV)과 출력 전압값(Vm)을 가산해서 가산 전압값(Vm＋ΔV)을 산출하고, 기준 전압 곡선에서의 가산 전압값(Vm＋ΔV)에서의 잔용량을 고소비 모드에서의 잔용량(Qm)으로 해도 좋다. 가산 전압값을 산출해서 기준 전압 곡선과 가산 전압값에 의거해서 잔용량을 산출함으로써, 2차 전지의 사용 모드 변화시의 전압 변화인 전압 갭이 없었던 것으로 하여, 내부 임피던스의 영향을 제거한 잔용량 산출을 행할 수가 있다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전지 잔용량 산출 프로그램은, 2차 전지의 방전 가능한 전기 용량인 잔용량을 산출하는 전지 잔용량 산출 프로그램으로서, 상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 공정과, 상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하는 모드 판정 공정과, 상기저소비 모드시에, 상기 2차 전지의 방전 특성인 미리 정해진 기준 전압 곡선과 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 저소비시 잔용량 산출 공정과, 상기 고소비 모드시에, 상기 저소비 모드에서 상기 고소비 모드로의 전환시의 잔용량 변화가 거의 없는 것으로서 잔용량을 산출하는 고소비시 잔용량 산출 공정을 프로세서에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하고, 저소비 모드에서는 기준 전압 곡선으로부터 잔용량을 산출하고, 사용 모드의 전환시의 잔용량 변화를 0으로 함으로써, 2차 전지의 내부 임피던스의 영향에 의한 전압 변화를 제거해서 잔용량을 산출할 수가 있다. 또, 저소비 모드에서의 방전 특성은 하나의 기준 전압 곡선을 이용하여 나타낼 수 있기 때문에, 특성의 정보량을 적게 할 수 있어, 전지 잔용량을 산출하기 위해서 필요한 기억 용량을 작게 할 수가 있다.

2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하고, 저소비 모드에서는 기준 전압 곡선으로부터 잔용량을 산출하고, 사용 모드의 전환시의 잔용량 변화를 0으로 함으로써, 2차 전지의 내부 임피던스의 영향에 의한 전압 변화를 제거해서 잔용량을 산출할 수가 있다.

본 발명에 의하면, 사용자에게 고정밀도이고 또한 상세한 전지 잔용량을 표시할 수 있기 때문에, 그 사용자의 편리성을 향상시킬 수가 있다. 또, 이용자는 정확하게 2차 전지의 잔용량 레벨을 알 수 있기 때문에, 적절한 시기(時期)에 2차 전지를 충전할 수 있게 되며, 그 결과로서, 1회(回)의 충전으로 휴대형 전자 장치를 구동시킬 수 있는 시간을 연장시킬 수 있어 편리성을 더욱더 향상시킬 수가 있다. 또, 본 발명에 의하면, 고정밀도 전류 측정 회로가 필요하지 않기 때문에, 비교적 간단한 회로 구성을 이용하여 고정밀도로 2차 전지의 잔용량을 예측할 수 있기 때문에, 전자 기기의 부품 점수를 삭감하는 것이나 구성 부품의 저(低)가격화를 도모할 수 있기 때문에, 전자 기기의 제조 코스트(cost)의 저감이나 경량화를 도모하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태인 전지 잔용량 산출 방법을 이용하여, 2차 전지의 잔용량을 산출하는 휴대 전화의 구성예를 도시하는 블록도,

도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에서, 연산 장치의 불휘발성(不揮發性) 기억 장치에 미리 보존된 기준 전압 곡선의 1예를 도시하는 그래프,

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에서, 2차 전지의 출력 전압값 마다 설정된 잔용량 레벨(Q)과 출력 전압(V)의 관계를 도시한 참조표의 1예,

도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에서, 휴대 전화의 사용 상태가 대기시에서 통화시로 변화한 경우의 전압 변화를 모식적(模式的)으로 도시한 그래프,

도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에서, 2차 전지의 잔용량을 산출하는 수순(手順)을 설명하는 플로차트,

도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에서, 휴대 전화의 사용 상태가 대기시에서 통화시로 변화한 경우의 전압 변화를 모식적으로 도시한 그래프,

도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에서, 2차 전지의 잔용량을 산출하는 수순을 설명하는 플로차트,

도 8은 본 발명의 실시예 1에서 본체부에 잔용량 레벨(Qm)을 표시하기 위한 전지를 본뜬(模: modeling) 화상을 도시하는 도면,

도 9는 본 발명의 실시예 1에서 측정한 전압(Vm)과 잔용량 레벨(Qm)의 표시값의 관계를 도시하는 그래프,

도 10은 종래의 2차 전지를 이용한 전자 기기에서의 잔용량 표시예를 도시하 는 도면.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명을 적용한 전지 잔용량 산출 방법, 전지 잔용량 산출 장치 및 전지 잔용량 산출 프로그램에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 기술(記述)에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경 가능하다. 또한, 이하의 설명에서 잔용량이라 함은 2차 전지를 방전할 수 있는 전기량을 나타내며, 전압이라 함은 2차 전지의 단자간 전압값, 전류라 함은 2차 전지로부터 방전 또는 2차 전지에 충전되는 전류값을 나타낸다. 또, 전력의 공급을 정지하는 전압을 컷오프 전압이라고 부르기로 한다. 또, 잔용량의 표시 방법으로서, 예를 들면 2차 전지의 만충전 상태를 100으로 하고, 전력 공급을 정지하는 전압으로 되었을 때의 잔용량을 0으로 한 비율로 나타낸 잔용량 레벨을 이용하는 것으로 한다. 잔용량 레벨은 2차 전지가 만충전 상태로부터 완전하게 방전하는 상태까지의 비율을 나타내기 때문에, 잔용량 레벨을 산출하는 것은 2차 전지의 방전 가능한 전기 용량을 산출하는 것과 등가(等價)로 된다.

본 발명의 전지 잔용량 산출 방법은, 2차 전지가 출력하는 전류값이 비교적 작아 내부 임피던스의 영향을 무시할 수 있는 저소비 모드와, 전류값이 비교적 커서 내부 임피던스의 영향을 무시할 수 없는 고소비 모드를 구별하고, 각각의 모드에서 2차 전지의 출력 전압값에 의거해서 잔용량 레벨을 산출하는 방법이다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 제1 실시 형태로서, 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법을 이용한 전자 기기인 휴대 전화에 대해서 도 1∼도 5를 이용하여 설명한다. 또한, 2차 전지 등의 배터리로 구동하는 휴대 전화에 대해서 설명하겠지만, 휴대 전화 이외의 휴대형 전자 장치, 예를 들면 디지털 카메라, 비디오 카메라, PDA(Personal　Digital　Assistant) 등의 휴대형 전자 장치에 본 실시 형태를 적용할 수 있는 것은 물론이다.

도 1은 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법을 이용하여 2차 전지의 잔용량을 산출하는 휴대 전화의 구성예를 도시하는 블록도이다. 휴대 전화(11)는 본체부(21)와 배터리부(22)로 구성되고, 본체부(21)와 배터리부(22) 사이는 전원(電源) 공급을 행하는 파워 라인(power line)(23)과 정보 교환을 행하기 위한 통신 라인(24)에 의해서 접속되어 있다.

본체부(21)는 전력을 소비하는 부하(負荷)인 전자 기기이며, 통화 기능의 제어를 행하는 정보 처리 회로나, 전지의 잔용량이나 통화 시간 등의 정보를 표시하는 액정(液晶) 화면, 기지국과 통신을 행하기 위한 안테나 등 통상의 휴대 전화가 구비하고 있는 요소(要素)로 구성되어 있다. 여기서, 본체부(21)는 통화 기능만을 가지는 것이라도 좋고, 예를 들면 전자 메일 기능이나 디지털 카메라 기능 등의 복수(複數)의 기능을 가지는 것이라도 좋다.

배터리부(22)는 예를 들면 리튬 이온 2차 전지와 같은 충방전 가능한 2차 전지(31)와, 잔용량의 산출이나 전지의 이상(異常) 상태를 감시하는 제어부(32)로 구 성되어 있다. 또한, 배터리부(22)는 1개의 2차 전지로 구성되어 있는 예를 나타내고 있지만, 복수의 2차 전지로 구성되는 조(組) 셀이라도 좋다. 이 경우, 각각의 2차 전지의 전압을 따로따로 측정해서 각각의 2차 전지의 잔용량을 산출해도 좋고, 배터리부(22) 전체의 전압을 측정해서 잔용량을 산출해도 좋다.

제어부(32)는 2차 전지(31)의 전압을 측정하는 전압 측정 장치(41)와 잔용량을 산출하는 연산 장치(42)로 구성되어 있다. 전압 측정 장치(41)는 예를 들면 AD 변환 장치로 이루어지고, 2차 전지(31)의 전압을 측정하며, 측정한 전압값의 아날로그값을 디지털값으로 변환해서 연산 장치(42)에 전압값을 송신한다. 연산 장치(42)는 측정한 2차 전지(31)의 전압값에 따라 잔용량을 산출하고, 휴대 전화(11)의 본체부(21)에 송신하는 장치이다. 연산 장치(42)는 연산을 행하는 정보 처리 회로, 측정한 전압이나 산출한 잔용량 등의 데이터를 일시적으로 보존해 두는 휘발성 기억 장치, 프로그램이나 2차 전지(31)의 특성을 기억해 두는 불휘발성 기억 장치를 구비하고 있다. 또한, 도 1에 도시한 구성에서는, 제어부(32)를 휴대 전화(11)의 본체부(21)와는 분리한 예를 기재하고 있지만, 제어부(32)를 본체부(21)에 탑재해서 배터리부(22)의 제어를 행하도록 한 구성이라도 좋다.

다음에, 미리 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 보존해 두는 데이터의 측정 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 휴대 전화(11)를 사용하고 있지 않은 대기시에 전압법에 의해 잔용량을 산출하기 위해서, 미리 전압과 잔용량의 관계를 측정해서 데이터로서 보존해 둘 필요가 있다. 그래서, 예를 들면 배터리부(22)에 탑재하는 2차 전지(31)와 동형(同型)의 2차 전지를 만충전 전압으로 될 때 까지 충전하고, 그 후 예를 들면 10㎃와 같은 저(低)부하의 전류에서 컷오프 전압으로 될 때까지 방전하면서, 잔용량과 전압의 관계를 측정한다. 또한, 이 때의 측정은 실온에서 행하는 것이 바람직하다. 전압과 잔용량의 관계인 방전 특성은 어떠한 함수로 나타내어도 좋고, 또 복수의 잔용량과 전압의 관계를 테이블로서 나타내어도 좋다. 미리 측정한 방전 특성은 기준 전압 곡선으로서 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 미리 보존해 둔다.

도 2는 상술하여 설명한 바와 같이 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 미리 보존된 기준 전압 곡선의 1예를 도시하는 그래프이다. 횡축(橫軸)은 2차 전지(31)가 방전한 전기량의 적산값에 상당(相當)하는 방전 용량을 나타내고, 종축(縱軸)은 2차 전지(31)의 출력 전압값을 나타내고 있다. 방전 용량이 0의 만충전 상태로부터 저소비 모드로 방전을 행하면, 시간 경과(經過)와 함께 방전 용량이 증가해 가고, 그것과 함께 출력 전압은 감소해 간다. 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에는, 2차 전지(31)의 방전을 정지하는 컷오프 전압(Vt)이 기록되어 있다.

도 3은 2차 전지(31)의 출력 전압값 마다 설정된 잔용량 레벨(Q)과 출력 전압(V)의 관계를 도시한 참조표의 1예이다. 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에는 기준 전압 곡선과 함께, 미리 도 3에 도시한 참조표의 정보를 기록해 둔다. 도 3에 도시한 참조표는 잔용량 레벨(Q)과 출력 전압(V)의 관계를 나타내는 1예이며, 잔용량 레벨(Q)은 10단계가 아니라 또 다른(他) 단계로 단락짓는다(區切: devide)고 해도 좋고, 출력 전압(V)도 도면 중에 나타낸 값일 필요는 없으며 2차 전지(31) 마다 적당히 설정 가능하다고 한다. 또, 도면에서는 2차 전지(31)가 만충전 상태 에서의 출력 전압과 컷오프 전압과의 차를 균등하게 단락짓고, 출력 전압(V)이 등간격으로 되도록 잔용량 레벨(Q)을 설정한 예를 도시하고 있다. 그러나, 출력 전압(V)은 등간격으로 단락지을 필요는 없으며, 예를 들면 저부하에서 2차 전지(31)를 방전한 경우에, 만충전 상태로부터 컷오프 전압(Vt)에 도달할 때까지의 시간을 균등하게 단락지어, 기준 전압 곡선 상(上)에서의 방전 용량에 대응한 출력 전압과 잔용량 레벨(Q)을 대응시킨다고 해도 좋다.

다음에, 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에 대해서 설명한다. 휴대 전화(11)에서의 전력 소비의 특징은 배터리부(22)에 대한 부하인 전력 소비가 거의 없는 대기시와 같은 저소비 모드와, 배터리부(22)에 대한 부하인 전력 소비가 큰 통화시와 같은 고소비 모드가 있는 것이다. 그래서, 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 저소비 모드인 대기시의 잔용량 산출 방법과 고소비 모드인 통화시 등의 사용시의 잔용량 산출 방법을 각각 다른(別) 방법으로 한다. 고소비 모드로서는, 통화시 이외에도 휴대 전화(11)의 표시부 백라이트(back light)를 점등(点燈)한 경우나, 전자 메일 기능을 이용하고 있는 경우 등 다종 다양한 사용 상황이 생각된다.

이하에 각각의 모드에서의 잔용량 산출 방법을 설명한다. 2차 전지(31)의 출력 전압은 출력 전류의 크기나 사용 환경의 온도에 따라서 크게 변화하기 때문에, 휴대 전화(11)를 사용하고 있는 고소비 모드에서는 전지 잔용량과 전압이 1대1의 관계는 아니고, 사용 환경이나 전지의 열화에 따라 다수의 방전 특성이 존재한다. 이것은, 사용 환경의 온도나 열화 상태에 의해 변화하는 2차 전지(31)의 내부 임피 던스의 영향에 의해, 전류를 흘린 상태에서는 전류에 따라 무부하(無負荷) 상태의 전압부터 전압이 저하하기 때문에 있다.

그러나, 휴대 전화(11)를 사용하고 있지 않은 저소비 모드에서는, 전류값이 낮고 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영향을 거의 받지 않기 때문에, 전지 잔용량과 전압은 대략 1대1의 관계로 된다. 따라서, 방전 특성은 하나의 기준 전압 곡선을 이용하여 나타낼 수 있고, 2차 전지(31)의 전압값을 측정하는 것에 의해서 2차 전지(31)의 전지 잔용량을 산출할 수가 있다. 상술하여 설명한 바와 같이 기준 전압 곡선은 저전류를 소비하고 있는 상태에서의 전압값을 측정하고, 미리 전압값과 전지 잔용량의 관계로서 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 보존되고 있는 것이다.

즉, 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 저소비 모드인 대기시의 잔용량 산출 방법으로서, 소위 전압법을 이용하고 있다. 대기시와 같은 소비 전류가 작고, 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영향이 작은 상태의 전지 잔용량과 출력 전압은, 대략 1대1의 관계에 있다고 해서 좋다. 그래서, 대기시 등의 저소비 모드시에는 전압법을 채용해서 전지 잔용량을 산출한다. 또한, 대기시인지 여부의 판단은 어떠한 방법이라도 좋고, 예를 들면 휴대 전화(11)의 본체부(21)로부터 대기시를 나타내는 어떠한 신호를 제어부(32)가 통신 라인(24)을 거쳐서 수취하는 것에 의해서 대기시라고 판단해도 좋다. 또, 전류 측정 회로에 의해서 소비 전류값의 값을 검지하여 판단해도 좋다. 소비 전류의 검지에 이용하는 전류 측정 회로로서는, 전류값을 측정할 수 있으면 좋기 때문에 펄스상(狀)의 전류를 고정밀도로 측정하는 바와 같은 고도의 것을 이용할 필요는 없다.

저소비 모드에서의 방전 특성은 하나의 기준 전압 곡선을 이용해 나타낼 수 있기 때문에, 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 기록해 두는 방전 특성의 정보량을 적게 할 수 있어, 불휘발성 기억 장치의 기억용량을 작게 해서 연산 장치(42)의 제조 코스트를 저감할 수가 있다. 또, 저소비 모드인지 고소비 모드인지를 판단하는 방법으로서, 휴대 전화(11)의 본체부(21)와 연산 장치(42) 사이에서 정보 교환을 행하는 경우에는, 휴대 전화(11)의 구성 부품을 간소화할 수가 있다. 또, 소비 전류를 검지해서 저소비 모드인지 고소비 모드인지를 판단하는 경우이더라도, 고정밀도의 측정을 필요로 하지 않기 때문에 휴대 전화(11)의 제조 코스트를 저감하는 것이 가능해진다.

다음에, 2차 전지(31)에 대한 부하가 작은 대기시 등의 저소비 모드에서, 부하가 큰 통화시 등의 고소비 모드로 전환할 때의 잔용량 산출 방법에 대해서 설명한다. 도 4는 휴대 전화(11)의 사용 상태가 대기시에서 통화시로 변화한 경우의 전압 변화를 모식적(模式的)으로 도시한 그래프이다. 대기 상태에서는, 소비 전류가 작고 전압 변화는 거의 없는 저소비 모드이기 때문에, 기준 전압 곡선으로 나타내어지는 전압값과 전지 잔용량의 관계를 만족시키는 변화가 계속한다. 그러나, 어떤 시점에 통화를 개시해서 고소비 모드로 되면, 소비 전류값이 급격하게 증가하기 때문에, 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영향으로 인해 전압값도 급격하게 변화하고, 통화 개시 시점에서 전압이 불연속(不連續)으로 저하한 후에 완만하게 저하해 간다. 이 전압의 불연속한(불연속적인) 저하는 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영 향과 전류값 변화에 의해서 생긴 것이기 때문에, 2차 전지(31)가 방전 가능한 전기량인 전지 잔용량의 변화와는 거의 무관계(無關係)하다고 할 수 있다.

한편, 불연속한 전압 저하 후(後)에 생기는 완만한 전압 저하는 휴대 전화(11)에서의 전력 소비에 수반한 전지 잔용량의 저하로 인해 생기는 것이다. 그래서, 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환되는 순간(瞬間)에서의 불연속한 전압 저하에서는, 2차 전지(31)의 전지 잔용량은 변화하고 있지 않는 것으로 하고, 전력 소비 모드의 전환시에서의 전류 소비를 무시하여 전지 잔용량의 산출을 행한다.

다음에, 2차 전지(31)에 대한 부하가 큰 통화시 등의 고소비 모드에서의 잔용량 산출 방법에 대해서 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이 고소비 모드에서는, 2차 전지(31)가 방전해서 휴대 전화(11)의 본체부(21)에서 전력이 소비되는 것에 의해서 전지 잔용량이 감소해 간다. 본래(本來)는, 본체부(21)에서의 전력 소비는 펄스적인 것이고 출력 전압값은 심하게 변동하고 있지만, 일정 시간의 전압값을 평균하면 도 4에 도시하는 바와 같이 완만한 곡선을 그리면서 전압이 저하해 간다. 그래서, 고소비 모드의 개시 시점에서의 출력 전압인 개시 전압(Vn)과 컷오프 전압(Vt)에 의거해서 전지 잔용량의 산출을 행한다.

도 4를 이용하여 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환될 때의 불연속한 전압 변화는 전지 잔용량의 변화에는 영향을 미치지 않는다고 하기 때문에, 불연속한 전압 변화 전과 후의 잔용량 레벨(Qn)은 동일하다고 생각한다. 따라서, 고소비 모드의 개시시의 개시 전압(Vn)에서의 잔용량 레벨은 도 2에 도시한 기준 전압 곡선 및 도 3에 도시한 참조표로부터 구(求)해지 는 Qn이라고 설정한다. 또, 2차 전지(31)의 방전을 정지하는 컷오프 전압(Vt)은 저소비 모드에서도 고소비 모드에서도 동일하기 때문에, 컷오프 전압(Vt)에서의 잔용량 레벨은 0이라고 설정한다.

도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 고소비 모드에서의 출력 전압값은 거의 일정한 비율로 컷오프 전압(Vt)까지 저하해 간다고 생각하는 경우에는, 개시 전압(Vn)과 컷오프 전압(Vt)과의 차를 균등하게 분할하여 잔용량 레벨을 설정한다. 따라서, 고소비 모드에서 휴대 전화(11)를 사용하고 있는 도중(途中)에서의 잔용량 레벨(Qm)은 2차 전지(31)의 출력 전압이 Vm일 때에, 고소비 모드에서의 전압 저하 폭인 (Vn-Vm)을 이용하여, 다음 식으로 산출할 수가 있다. Qm을 산출한 후에 소수점 이하를 사사오입(四捨五入)하는 등의 연산을 한다고 해도 좋다.

[수식 1]

도 4에서는 일정 비율로 출력 전압이 저하해 가는 경우를 도시했지만, 고소비 모드에서의 출력 전압이 시간(t)의 함수로서ｖ=f(t)로 나타내진다고 한 경우에도, 고소비 모드의 개시 시점에서의 개시 전압(Vn)과 컷오프 전압(Vt)에 의거해서 수식 1로부터 잔용량 레벨(Qm)을 산출할 수가 있다. 또, 수식 1에서는 개시 전압(Vn)과 컷오프 전압(Vt)과의 차를 균등하게 분할한 경우를 나타내고 있지만, 개시 전압(Vn)으로부터 컷오프 전압(Vt)까지의 잔용량 레벨을 단락짓기 위한 비율을 참조표나 함수로 나타내어 산출한다고 해도 좋다.

본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 고소비 모드에서의 잔용량 레벨을 산출하는 경우에도, 다수의 방전 특성 그래프를 필요로 하지 않기 때문에, 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 기록해 두는 방전 특성의 정보량을 적게 할 수 있고, 불휘발성 기억 장치의 기억 용량을 작게 하여 연산 장치(42)의 제조 코스트를 저감할 수가 있다.

이 때, 모드 전환시의 전류값 변화에 기인하는 전압 변화는 예를 들면 전지에 연결되어 있는 전자 기기의 사용 모드의 변화를 검출하고, 그 전후의 전압으로부터 산출한다고 해도 좋다. 또, 도 4에 도시한 바와 같이 전압 변화의 불연속 점을 검출하는 것에 의해서, 그 전후의 전압으로부터 산출해도 좋다. 또, 전술(前述)한 바와 같이 전류 측정 회로에 의해서 소비 전류값의 값을 검지하여, 그 변화량을 기준으로 해서 판단해도 좋다.

다음에, 제어부(32)에서 2차 전지(31)의 잔용량을 산출하는 수순을, 도 5의 플로차트를 이용하여 설명한다. 또한, 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에는, 도 2에 도시한 기준 전압 곡선이나 도 3에 도시한 참조표나 컷오프 전압(Vt) 등의 정보가 기록되어 있는 것으로 한다. 또, 이하에 설명하는 수순의 조작을 휴대 전화(11)의 사용중에 정기적으로 반복해서 실행한다고 하고, 예를 들면 10초(秒) 동안(間)에 1회의 빈도로 반복해서, 항상 최신 잔용량 레벨을 산출하여 표시한다.

스텝 1은 전압 측정 공정이며, 2차 전지(31)의 출력 전압값을 측정하는 공정이다. 전압 측정 장치(41)는 전압 측정 장치(41)가 측정한 출력 전압(Vm)을 연산 장치(42)에 송신하고, 수순은 스텝 2로 이행(移行)한다. 이 때, 전압 측정 장치 (41)가 1회만 측정한 출력 전압(Vm)을 그대로 이용한다고 해도 좋고, 예를 들면 일정 시간 동안에 복수회의 전압 측정을 행하고, 복수회의 전압 측정에 의해서 얻어진 출력 전압의 평균값을 출력 전압(Vm)으로서 이용하는 등, 연산 장치(42)에서 측정값에 어떠한 가공(加工)을 행하여 출력 전압(Vm)을 결정한다고 해도 좋다.

스텝 2는 모드 판정 공정이며, 휴대 전화(11)의 본체부(21)가 저소비 모드인지, 그것 이외의 고소비 모드인지를 판정하는 공정이다. 연산 장치(42)가, 저소비 모드라고 판정한 경우에는 수순은 스텝 3으로 이행하고, 저소비 모드 이외라고 판정한 경우에는 수순은 스텝 4로 이행한다. 저소비 모드인지의 판정 방법은 어떠한 판정 방법이라도 좋고, 예를 들면 휴대 전화(11)의 본체부(21)로부터 대기시를 나타내는 어떠한 신호를 제어부(32)가 통신 라인(24)을 거쳐서 수취하는 것에 의해서 대기시라고 판단해도 좋다. 또, 전류 측정 회로에 의해서 소비 전류값의 값을 검지해서 판단해도 좋다.

스텝 3은 저소비시 잔용량 산출 공정이며, 저소비 모드에서의 잔용량 레벨(Qm)을 산출하는 공정이다. 연산 장치(42)는 불휘발성 기억 장치에 미리 보존되어 있는 기준 전압 곡선과 참조표에 의거해서, 스텝 1의 전압 측정 공정에서 측정된 2차 전지(31)의 출력 전압(Vm)으로부터 잔용량 레벨(Qm)을 산출하고, 산출한 잔용량 레벨(Qm)을 휘발성 기억 장치에 기록한 후에, 수순은 스텝 7로 이행한다.

스텝 4는 전류 변화 산출 공정이며, 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환된 직후인지, 고소비 모드에서의 사용이 지속(持續)되고 있는 상태인지를 판단하는 공정이다. 연산 장치(42)는 2차 전지(31)로부터 출력되는 전류값이 변화했는지 여부, 즉 휴대 전화(11)의 사용 모드가 변화했는지 여부를 판정하고, 전류값이 변화했다고 판정된 경우에는 수순은 스텝 5로 이행하고, 전류값이 변화하고 있지 않다고 판정된 경우에는 수순은 스텝 6으로 이행한다. 또한, 전류값이 변화했는지 여부의 판정 방법은 어떠한 판정 방법이라도 좋고, 예를 들면 휴대 전화(11)의 본체부(21)로부터 사용 모드의 변화를 나타내는 어떠한 신호를 제어부(32)가 통신 라인(24)을 거쳐서 수취하는 것에 의해서 전류값이 변화했다고 판단해도 좋다. 또, 전류 측정 회로를 이용하여 2차 전지(31)로부터 출력되는 전류값을 검지해서 판단해도 좋다. 전류의 검지에 이용하는 전류 측정 회로로서는, 전류값을 측정할 수 있으면 좋기 때문에 펄스상의 전류를 고정밀도로 측정하는 바와 같은 고도의 것을 이용할 필요는 없다.

　스텝 5는 초기화 공정이며, 휴대 전화(11)의 사용 방법이 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환된 직후에 실행되고, 고소비 모드에서의 잔용량 레벨 산출에 필요한 파라미터의 초기화를 행하는 공정이다. 연산 장치(42)는 전류 변화가 생기기 직전의 저소비 모드에서의 잔용량 레벨(Qn)을 기준 잔용량 레벨로서 설정하고, 전압이 불연속으로 저하한 직후의 측정 전압(Vn)을 개시 전압으로서 설정해서, 휘발성 기억 장치에 기준 잔용량 레벨(Qn)과 개시 전압(Vn)을 기록한다. 연산 장치(42)는 초기화 처리로서 기준 잔용량 레벨(Qn)과 개시 전압(Vn)의 설정 및 기록이 종료한 경우에는, 수순은 스텝 6으로 이행한다.

스텝 6은 고소비시 잔용량 산출 공정이며, 고소비 모드에서의 잔용량 레벨(Qm)을 산출하는 공정이다. 연산 장치(42)는 휘발성 기억 장치에 기록되어 있는 기 준 잔용량 레벨(Qn)과 개시 전압(Vn) 및, 불휘발성 기억 장치에 기록되어 있는 컷오프 전압(Vt)을 이용하여, 측정 전압이 Vm일 때의 잔용량 레벨(Qm)을 상술한 수식 1로부터 산출한다. 휘발성 기억 장치에 잔용량 레벨(Qm)을 기록한 후에, 수순은 스텝 7로 이행한다. 이 개시 전압(Vn)과 측정 전압(Vm)의 차가, 잔용량의 변화에 의해서 생긴 전압 변화이며, 본 실시 형태에서는 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환되었을 때의 전압 변화를 무시하여 잔용량 레벨(Qm)의 산출을 행하게 된다. 이 공정에서 이용되는 기준 잔용량 레벨(Qn)과 개시 전압(Vn)의 값은 스텝 5에서 불휘발성 기억 장치에 기록된 값이며, 스텝 4에서 스텝 6로 수순이 이행되어 온 경우에는, 아주 가까이(直近)에서 행해진 스텝 5의 초기화 공정에서 설정된 기준 잔용량 레벨(Qn)과 개시 전압(Vn)이 이용되게 된다.

스텝 7은 잔용량 표시 공정이며, 산출한 잔용량(Qm)을 휴대 전화(11)의 본체부(21)에 표시하는 공정이다. 연산 장치(42)는 스텝 3 또는 스텝 6에서 산출되고, 휘발성 기억 장치에 기록되어 있는 잔용량 레벨(Qm)의 정보를 통신 라인(24)을 거쳐서 본체부(21)에 송신하고, 본체부(21)의 표시장치에 표시하여 사용자에 대해서 2차 전지(31)의 잔용량 레벨(Qm)을 통지한다. 또한, 잔용량 레벨(Qm)을 단계적인 레벨 표시로 하는 것 이외에, 잔용량 레벨로부터 최대 대기 가능 시간이나 최대 통화 시간 등의 시간 표시를 행한다고 해도 좋다.

본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 저소비 모드에서의 잔용량을 산출하는 경우에도 고소비 모드에서의 잔용량 레벨을 산출하는 경우에도, 다수의 방전 특성 그래프를 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 연산 장치(42)의 불휘발성 기 억 장치에 기록해 두는 방전 특성의 정보량을 적게 할 수 있어, 불휘발성 기억 장치의 기억 용량을 작게 해서 연산 장치(42)의 제조 코스트를 저감할 수가 있다.

[제2 실시 형태]

본 실시 형태의 제2 실시 형태로서, 저소비 모드시도 고소비 모드시도 동일한 기준 전압 곡선을 이용하여 전지 잔용량을 산출하는 방법에 대해서, 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태와 제1 실시 형태에서의 전기 잔용량 산출 방법은, 고소비 모드에서의 전지 잔용량의 산출 방법만이 다르기 때문에, 도 1∼도 3을 이용하여 설명한 휴대 전화의 구성이나 기준 전압 곡선, 잔용량 레벨과 전압값의 참조표 등은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

다음에, 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에 대해서 설명한다. 휴대 전화(11)에서의 전력 소비의 특징은 배터리부(22)에 대한 부하인 전력 소비가 거의 없는 대기시와 같은 저소비 모드와, 배터리부(22)에 대한 부하인 전력 소비가 큰 통화시와 같은 고소비 모드가 있는 것이다. 그래서, 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 저소비 모드인 대기시의 잔용량 산출 방법과, 고소비 모드인 통화시 등의 사용시의 잔용량 산출 방법을 각각 다른 방법으로 한다. 고소비 모드로서는, 통화시 이외에도 휴대 전화(11)의 표시부 백라이트를 점등한 경우나, 전자 메일 기능을 이용하고 있는 경우 등 다종 다양한 사용 상황이 생각된다.

이하에 각각의 모드에서의 잔용량 산출 방법을 설명한다. 2차 전지(31)의 출력 전압은 출력 전류의 크기나 사용 환경의 온도에 따라서 크게 변화하기 때문에, 휴대 전화(11)를 사용하고 있는 고소비 모드에서는 전지 잔용량과 전압이 1대1의 관계는 아니고, 사용 환경이나 전지의 열화에 따라 다수의 방전 특성이 존재한다. 이것은, 환경 온도에 따라서 변화하는 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영향에 의해, 전류를 흘린 상태에서는 전류에 따라 무부하 상태의 전압으로부터 전압이 저하하기 때문이다.

그러나, 휴대 전화(11)를 사용하고 있지 않은 저소비 모드에서는, 전류값이 낮고 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영향을 거의 받지 않기 때문에, 전지 잔용량과 전압은 대략 1대1의 관계로 된다. 따라서, 방전 특성은 하나의 기준 전압 곡선을 이용하여 나타낼 수 있고, 2차 전지(31)의 전압값을 측정하는 것에 의해서 2차 전지(31)의 전지 잔용량을 산출할 수가 있다. 상술하여 설명한 바와 같이 기준 전압 곡선은 저전류를 소비하고 있는 상태에서의 전압값을 측정하고, 미리 전압값과 전지 잔용량의 관계로서 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 보존되어 있는 것이며, 예를 들면 도 2에 도시한 그래프로 나타내어진다.

즉, 본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에서는, 저소비 모드인 대기시의 잔용량 산출 방법으로서, 소위 전압법을 이용하고 있다. 대기시와 같은 소비 전류가 작고, 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영향이 작은 상태의 전지 잔용량과 출력 전압은 대략 1대1의 관계에 있다고 해 좋다. 그래서, 대기시 등의 저소비 모드시에는 전압법을 채용해서 전지 잔용량을 산출한다. 또한, 대기시인지 여부의 판단은 어떠한 방법이라도 좋고, 예를 들면 휴대 전화(11)의 본체부(21)로부터 대기시를 나타내는 어떠한 신호를 제어부(32)가 통신 라인(24)을 거쳐서 수취하는 것에 의해서 대기시라고 판단해도 좋다.

또, 전류 측정 회로에 의해서 소비 전류값의 값을 검지하여 판단해도 좋다. 소비 전류의 검지에 이용하는 전류 측정 회로로서는, 전류값을 측정할 수 있으면 좋기 때문에 펄스상의 전류를 고정밀도로 측정하는 바와 같은 고도의 것을 이용할 필요는 없다.

저소비 모드에서의 방전 특성은 하나의 기준 전압 곡선을 이용하여 나타낼 수 있기 때문에, 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 기록해 두는 방전 특성의 정보량을 적게 할 수 있어, 불휘발성 기억 장치의 기억 용량을 작게 해서 연산 장치(42)의 제조 코스트를 저감할 수가 있다. 또, 저소비 모드인지 고소비 모드인지를 판단하는 방법으로서, 휴대 전화(11)의 본체부(21)와 연산 장치(42) 사이에서 정보 교환을 행하는 경우에는, 휴대 전화(11)의 구성 부품을 간소화할 수가 있다. 또, 소비 전류를 검지해서 저소비 모드인지 고소비 모드인지를 판단하는 경우라도, 고정밀도 측정을 필요로 하지 않기 때문에 휴대 전화(11)의 제조 코스트를 저감하는 것이 가능해진다.

다음에, 2차 전지(31)에 대한 부하가 작은 대기시 등의 저소비 모드에서 부하가 큰 통화시 등의 고소비 모드로 전환될 때의 잔용량 산출 방법에 대해서 설명한다. 도 6은 휴대 전화(11)의 사용 상태가 대기시에서 통화시로 변화한 경우의 전압 변화를 모식적으로 도시한 그래프이다. 대기 상태에서는, 소비 전류가 작고 전압 변화는 거의 없는 저소비 모드이기 때문에, 기준 전압 곡선으로 나타내어지는 전압값과 전지 잔용량의 관계를 만족시키는 변화가 계속된다. 그러나, 어떤 시점에 통화를 개시해서 고소비 모드로 되면, 소비 전류값이 급격(急激)하게 증가하기 때 문에, 2차 전지(31)의 내부 임피던스 영향으로 인해 전압값도 급격하게 변화하고, 통화 개시 시점에서 전압이 불연속으로 저하한 후에 완만하게 저하해 간다. 이 전압의 불연속한 저하는 2차 전지(31)의 내부 임피던스의 영향과 전류값 변화에 의해서 생긴 것이기 때문에, 2차 전지(31)가 방전 가능한 전기량인 전지 잔용량의 변화와는 거의 무관계하다라고 할 수 있다.

한편, 불연속한 전압 저하 후에 생기는 완만한 전압 저하는 휴대 전화(11)에서의 전력 소비에 따른(수반한) 전지 잔용량의 저하로 인해 생기는 것이다. 그래서, 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환되는 순간에서의 불연속한 전압 저하에서는, 2차 전지(31)의 전지 잔용량은 변화하고 있지 않는 것으로 하고, 전력 소비 모드의 전환시에서의 전류 소비를 무시하여 전지 잔용량의 산출을 행한다.

다음에, 2차 전지(31)에 대한 부하가 큰 통화시 등의 고소비 모드에서의 잔용량 산출 방법에 대해서 설명한다. 도 6에 도시한 바와 같이 고소비 모드에서는, 2차 전지(31)가 방전해서 휴대 전화(11)의 본체부(21)에서 전력이 소비되는 것에 의해서 전지 잔용량이 감소해 간다. 본래는, 본체부(21)에서의 전력 소비는 펄스적인 것이고 출력 전압값은 심하게 변동하고 있지만, 일정 시간의 전압값을 평균하면 도 6에 도시하는 바와 같이 완만한 곡선을 그리면서 전압이 저하해 간다. 그래서, 고소비 모드의 개시 시점에서의 출력 전압인 개시 전압(Vn2)과 불연속한 전압 저하시에 변화한 전압 갭(ΔV)에 의거해서 전지 잔용량의 산출을 행한다.

도 6을 이용하여 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 저소비 모드에서 고소비 모드에 전환될 때의 불연속한 전압 변화는 전지 잔용량의 변화에는 영향을 미 치지 않는다고 하기 때문에, 불연속한 전압 변화 전과 후의 잔용량 레벨(Qn2)은 동일하다라고 생각한다. 따라서, 고소비 모드의 개시시의 개시 전압(Vn2)에서의 잔용량 레벨은 도 2에 도시한 기준 전압 곡선 및 도 3에 도시한 참조표로부터 구해지는 Qn2로 설정한다.

도 6에 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 시간 tn2의 시점에서 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환될 때에 생기는 불연속한 전압 변화량을 전압 갭(ΔV)으로 하고, 모드의 전환시에서의 전류 소비를 무시한다. 또, 고소비 모드의 시간 tm2의 시점에서, 전압 측정 장치(41)에 의해서 2차 전지(31)의 출력 전압을 측정하고, 측정한 전압값(Vm2)과 전압 갭(ΔV)에 의거해서 잔용량 레벨(Qm)의 산출을 행한다.

전압 갭(ΔV)은 2차 전지(31)의 내부 임피던스와 출력 전류값의 영향에 의해서 생긴 전압 저하이기 때문에, 측정한 전압값(Vm2)은 기준 전압 곡선에서의 방전 특성으로부터 전압 갭(ΔV)에 상당하는 전압 저하가 일어난 결과라고 생각된다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 전압값(Vm2)에 전압 갭(ΔV)을 가산한 가산 전압값(Vm2＋ΔV)에 상당하는 잔용량 레벨(Qm)을 기준 전압 곡선과 참조표로부터 산출한다. 구체적으로는, 측정 전압값이 Vm2일 때, 기준 전압 곡선의 전압이 가산 전압값(Vm2＋ΔV) 시점에서의 잔용량 레벨이라고 하고, 도 3에 도시한 참조표로부터 가산 전압값(Vm2＋ΔV)에 상당하는 잔용량 레벨을 Qm으로 한다. 다만, 이 경우, 컷오프 전압(Vt)에 전압 갭(ΔV)을 더한 전압값(Vt＋ΔV)에서의 잔용량 레벨이 0으로 되도록, 도 3에 도시한 참조표의 잔용량 레벨과 전압의 조합을 변경해서, 참조표의 갱 신(更新: update)을 행한다. 또, 전압값(Vt＋ΔV)의 값을 새로운 컷오프 전압(Vt)으로서 갱신한다.

또한, 제2 실시 형태에서는, 전압 갭(ΔV)을 고소비 모드 개시시의 불연속한 전압 변화로부터 산출하고 있지만, 2차 전지의 내부 임피던스(R)와 고소비 모드의 전류값(I)의 곱(積: product)으로서 전압 갭(ΔV)을 구해도 좋다. 이 경우, 2차 전지의 내부 임피던스(R)의 측정 방법은 어떠한 것이라도 좋다. 또, 잔용량 레벨을 0으로 하는 가산 전압값을 구할 때에 사용하는 전압 갭(ΔV)은 고소비 모드에서의 최대 전류값과 내부 임피던스의 곱인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 전지 잔용량 산출 방법에서도, 고소비 모드에서의 잔용량 레벨을 산출하는 경우에, 다수의 방전 특성 그래프를 필요로 하지 않기 때문에, 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에 기록해 두는 방전 특성의 정보량을 적게 할 수 있어, 불휘발성 기억 장치의 기억 용량을 작게 해서 연산 장치(42)의 제조 코스트를 저감할 수가 있다.

이 때, 모드 전환시의 전류값 변화에 기인하는 전압 변화는 예를 들면 전지에 연결되어 있는 전자 기기의 사용 모드의 변화를 검출하고, 그 전후의 전압으로부터 산출한다고 해도 좋다. 또, 도 4에 도시한 바와 같이 전압 변화의 불연속 점을 검출하는 것에 의해서, 그 전후의 전압으로부터 산출해도 좋다. 또, 전술한 바와 같이 전류 측정 회로에 의해서 소비 전류값의 값을 검지하고, 그 변화량을 기준으로 하여 판단해도 좋다.

다음에, 제어부(32)에서 2차 전지(31)의 잔용량을 산출하는 수순을, 도 7의 플로차트를 이용하여 설명한다. 또한, 연산 장치(42)의 불휘발성 기억 장치에는, 도 2에 도시한 기준 전압 곡선이나 도 3에 도시한 참조표나 컷오프 전압(Vt) 등의 정보가 기록되어 있는 것으로 한다. 또, 이하에 설명하는 수순의 조작을 휴대 전화(11)의 사용중에 정기적으로 반복해서 실행한다고 하고, 예를 들면 10초 동안에 1회의 빈도로 반복해서, 항상 최신의 잔용량 레벨을 산출하여 표시한다.

스텝 11은 전압 측정 공정이며, 2차 전지(31)의 출력 전압값을 측정하는 공정이다. 전압 측정 장치(41)는 전압 측정 장치(41)가 측정한 출력 전압(Vm2)을 연산 장치(42)에 송신하고, 수순은 스텝 12로 이행한다.

스텝 12는 모드 판정 공정이며, 휴대 전화(11)의 본체부(21)가 저소비 모드인지, 그 이외의 고소비 모드인지를 판정하는 공정이다. 연산 장치(42)가, 저소비 모드라고 판정한 경우에는 수순은 스텝 13으로 이행하고, 저소비 모드 이외라고 판정한 경우에는 수순은 스텝 14로 이행한다.

스텝 13은 저소비시 잔용량 산출 공정이며, 저소비 모드에서의 잔용량 레벨(Qm)을 산출하는 공정이다. 연산 장치(42)는 불휘발성 기억 장치에 미리 보존되어 있는 기준 전압 곡선과 참조표에 의거해서, 스텝 11의 전압 측정 공정에서 측정된 2차 전지(31)의 출력 전압(Vm2)으로부터 잔용량 레벨(Qm)을 산출한다. 산출한 잔용량 레벨(Qm)을 휘발성 기억 장치에 기록한 후에, 수순은 스텝 18로 이행한다.

스텝 14는 전류 변화 산출 공정이며, 저소비 모드에서 고소비 모드로 에 전환된 직후인지, 고소비 모드에서의 사용이 지속되고 있는 상태인지를 판단하는 공정이다. 연산 장치(42)는 2차 전지(31)로부터 출력되는 전류값이 변화했는지 여부, 즉 휴대 전화(11)의 사용 모드가 변화했는지 여부를 판정하고, 전류값이 변화했다고 판정된 경우에는 수순은 스텝 15로 이행하고, 전류값이 변화하고 있지 않다고 판정된 경우에는 수순은 스텝 16으로 이행한다.

스텝 15는 초기화 공정이며, 휴대 전화(11)의 사용 방법이 저소비 모드에서 고소비 모드로 전환된 직후에 실행되고, 고소비 모드에서의 잔용량 레벨 산출에 필요한 파라미터의 초기화를 행하는 공정이다. 연산 장치(42)는 전류 변화가 생기기 직전의 저소비 모드에서의 측정 전압과, 전류 변화가 생긴 직후의 고소비 모드에서의 측정 전압과의 차를 전압 갭(ΔV)으로서 설정하고, 휘발성 기억 장치에 전압 갭(ΔV)을 기록한다. 연산 장치(42)는 초기화 처리로서 전압 갭(ΔV)의 설정 및 기록이 종료한 경우에는, 수순은 스텝 16으로 이행한다.

스텝 16은 고소비시 잔용량 산출 공정이며, 고소비 모드에서의 잔용량 레벨(Qm)을 산출하는 공정이다. 연산 장치(42)는 측정 전압(Vm2)에 전압 갭(ΔV)을 가산하고, 불휘발성 기억 장치에 기록되어 있는 기준 전압 곡선과 참조표를 이용하여, 측정 전압이 Vm2일 때의 잔용량 레벨(Qm)을 산출한다. 휘발성 기억 장치에 잔용량 레벨(Qm)을 기록한 후에, 수순은 스텝 17로 이행한다. 이 공정에서 이용되는 전압 갭(ΔV)의 값은 스텝 15에서 불휘발성 기억 장치에 기록된 값이며, 스텝 14에서 스텝 16으로 수순이 이행되어 온 경우에는, 아주 가까이에서 행해진 스텝 15의 초기화 공정에서 설정된 전압 갭(ΔV)이 이용되게 된다.

스텝 17은 참조표 갱신 공정이며, 불휘발성 기억 장치에 기록되어 있는 잔용량 레벨과 전압의 조합인 참조표와, 컷오프 전압(Vt)의 개서(書換: rewrite)를 행 한다. 이 공정에서는, 참조표의 잔용량 레벨과 전압의 조합을, 컷오프 전압(Vt)에 전압 갭(ΔV)을 더한 전압값(Vt＋ΔV)에서의 잔용량 레벨이 0으로 되도록 변경하고, 불휘발성 기억 장치에 기록되어 있는 참조표의 갱신을 행한다. 또, 전압값(Vt＋ΔV)의 값을 새로운 컷오프 전압(Vt)으로서 불휘발성 기억 장치에 기록하여 갱신한다. 참조표와 컷오프 전압(Vt)의 갱신을 행한 후에, 수순은 스텝 18로 이행한다.

스텝 18은 잔용량 표시 공정이며, 산출한 잔용량(Qm)을 휴대 전화(11)의 본체부(21)에 표시하는 공정이다. 연산 장치(42)는 스텝 13 또는 스텝 16에서 산출되어, 휘발성 기억 장치에 기록되어 있는 잔용량 레벨(Qm)의 정보를 통신 라인(24)을 거쳐서 본체부(21)에 송신하고, 본체부(21)의 표시장치에 표시하여 사용자에 대해서 2차 전지(31)의 잔용량 레벨(Qm)을 통지한다.

본 실시 형태에서는, 저소비 모드에서 고소비 모드로의 변화시의 전압 변화를 없애는(取除: remove) 것에 의해, 전지 잔용량의 저하에 의해서 생긴 전압 변화만을 추출하고, 전지 잔용량의 저하에 의해서 생긴 전압 변화로부터 잔용량 레벨을 산출한다. 따라서, 온도나 열화 상태의 영향을 받는 내부 임피던스에 의한 전압 변화의 영향을 없애는 것에 의해, 정확하게 잔용량 레벨의 산출을 할 수 있게 된다.

[실시예 1]

본 발명의 실시예로서, 제1 실시 형태에서 나타낸 전지 잔용량 산출 방법을 이용한 실험 데이터의 설명을 한다. 실험에 이용한 휴대 전화는 2인치의 액정 디스플레이가 탑재되어 있는 정보 통신 기능을 가지는 다기능 휴대 전화이다. 이 휴대 전화는 공칭(公稱: nominal) 전압 3.7V, 용량 730㎃h, 만충전 전압 4.2V, 컷오프 전압 3.55V의 리튬 이온 2차 전지를 탑재해서, 리튬 이온 2차 전지로부터의 출력에 의해 동작시키고 있다. 본 실시예에서는, 잔용량을 현재 일반적인 3단계 표시보다 상세한 10단계로 표시하는 구성으로 했다. 즉, 만충전 상태의 잔용량을 10으로 하고, 휴대 전화를 사용할 수 없는 상태의 잔용량을 0으로서 표시하기로 했다. 또한, 잔용량을 10단계 이상의 상세한 표시를 행한다고 해도 좋고, 또 잔용량의 비율로부터 최대 대기 가능 시간이나 최대 통화 시간 등의 시간 표시를 행한다고 해도 좋다.

우선, 대기시의 전압과 잔용량의 관계를 측정하기 위해서, 2차 전지의 충전 및 방전을 행하는 충방전 장치에 리튬 이온 2차 전지를 접속하고, 만충전 상태까지 충전을 행한 후에, 5㎃의 저전류로 방전을 행하면서 방전 용량과 전압을 측정하고, 방전 용량과 전압의 관계로부터 잔용량 레벨과 전압의 관계를 구하고, 이 데이터로부터 10점의 잔용량 레벨과 전압의 조합을 참조표로서 연산 장치의 불휘발성 기억 장치에 도 3과 같이 기억시켰다.

이 리튬 이온 2차 전지를 휴대 전화에 접속하여, 실제로 휴대 전화를 사용하고 있는 동안의 전압을 16비트의 AD 변환 장치에 의해 디지털값으로 변환해서 연산 장치에 순서를 따라서(逐次: sequentially) 취입(取入: load, fetch)했다. 전압의 측정 주파수는 1㎑이며, 1초 분(分)의 데이터, 즉 1000개(個)의 전압을 평균한 전압을 측정 전압(Vm)으로서 이용하여 잔용량을 산출했다. 또한, 1초 분의 데이터를 평균하는 것에 의해, 대기시에 발생하는 펄스적인 전압 변화의 영향을 없앨 수가 있다.

본 실시예에서는, 저소비 모드인 대기시인지 여부의 판정은 전류를 측정해서 행했다. 측정한 전류는 임계값인 30㎃ 이하이면 대기시라고 판단하고 있다. 또한, 이것에 필요한 전류 측정 회로는 고정밀의 회로는 필요하지 않고, 어떤 일정값 이상의 전류가 흐르고 있는지 여부의 판정을 행할 수 있을 뿐이면 좋다. 또, 대기시로부터 대기시가 아니게 된 상태를 전류 변화가 생겼다고 판단하고 있다.

본 실시예에서는, 전류 변화가 생겼다고 판단한 경우에는, 그 1초 전의 잔용량을 기준 잔용량 레벨(Qn), 전류 변화 후 30초 동안의 평균 전압을 개시 전압(Vn)으로서 휘발성 기억 장치에 보존했다. 또, 휘발성 기억 장치에 보존되어 있는 기준 잔용량 레벨(Qn), 개시 전압(Vn), 컷오프 전압 3.55V, 현재의 측정 전압(Vm)을 이용하여, 잔용량 레벨(Qm)을 Q=Qn-Qn×(Vn-Vm)/(Vn-3.55)와 같이, 수식 1에 대입해서 계산했다. 도 8은 본체부에 잔용량 레벨(Qm)을 표시하기 위한 전지를 본뜬 화상을 도시하는 도면이다. 잔용량 레벨(Qm)을 사용자가 용이하게 인식 가능하도록, 전지의 외형을 나타낸 범위내를 9분할해서, 잔용량 레벨(Qm)에 따라 표시 영역을 변화시키는 예를 나타내고 있다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 전지 잔용량 산출 방법으로서, 도 5에 도시한 플로차트를 순서를 따라서 반복하면서 잔용량을 산출하고, 항상 최신의 잔용량을 사용자에게 표시하도록 했다. 도 9는 잔용량 레벨(Qm)의 표시값과 측정한 전압(Vm)의 관계를 도시하는 그래프이다. 도면 중의 횡축은 리튬 이온 2차 전지가 방전한 전기 용량의 적산 값을 나타내고, 도면 중에서 펄스적인 변동을 반복하고 있는 선(線)이 리튬 이온 2차 전지의 전압값을 나타내고, 도면 중에서 계단 모양( 階段狀)으로 변화하고 있는 선이 잔용량 레벨(Qm)의 표시값을 나타내고 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 리튬 이온 2차 전지가 방전한 전기 용량에 따라, 잔용량 레벨의 표시값이 저하하고 있기 때문에, 고정밀도로 또한 상세하게 리튬 이온 2차 전지의 잔용량 레벨(Qm)을 산출할 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 2차 전지의 사용 가능한 전기량을 산출하기 위한 전지 잔용량 산출 방법, 전지 잔용량 산출 장치 및 전지 잔용량 산출 프로그램에 관한 기술분야 등에서 이용가능하다.

Claims

2차 전지의 방전 가능한 전기(電氣) 용량인 잔용량(殘容量: remaining power)을 산출하는 전지 잔용량 산출 방법으로서,

상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 공정과,

상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값(threshold) 이상인 고소비(高消費) 모드와 임계값보다 작은 저소비(低消費) 모드로 구별하는 모드 판정 공정과,

상기 저소비 모드시(時)에, 상기 2차 전지의 방전 특성인 미리 정해진 기준 전압 곡선과 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 저소비시 잔용량 산출 공정과,

상기 고소비 모드시에, 상기 저소비 모드에서 상기 고소비 모드로의 전환(切換: switching, changing)시의 잔용량 변화가 거의 없는 것으로서 잔용량을 산출하는 고소비시 잔용량 산출 공정

을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 방법.
제1항에 있어서,

사용 모드 변화 전(前)의 잔용량인 기준 잔용량과 고소비 모드 개시(開始) 시의 출력 전압인 개시 전압을 설정하는 초기화 공정을 구비하고,

상기 고소비시 잔용량 산출 공정에서는, 상기 기준 잔용량과, 상기 개시 전 압과, 미리 정해진 상기 2차 전지의 컷오프(cut-off) 전압과, 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 방법.
제2항에 있어서,

상기 고소비 모드에서의 잔용량(Qm)을 기준 잔용량(Qn), 개시 전압(Vn), 컷오프 전압(Vt), 출력 전압값(Vm)을 이용하여, 수식(數式)

에 의해서 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 방법.
제1항에 있어서,

사용 모드 변화시의 출력 전압 변화인 전압 갭을 설정하는 초기화 공정을 구비하고,

상기 고소비시 잔용량 산출 공정에서는, 상기 전압 갭과 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 방법.
제4항에 있어서,

상기 전압 갭(ΔV)과 상기 출력 전압값(Vm)을 가산(加算)해서 가산 전압값(Vm＋ΔV)을 산출하고, 상기 기준 전압 곡선에서의 상기 가산 전압값(Vm＋ΔV)에서의 잔용량을 고소비 모드에서의 잔용량(Qm)으로 하는 것을 특징으로 하는 전지 잔 용량 산출 방법.
제1항에 있어서,

상기 모드 판정 공정에서, 상기 2차 전지의 출력 전류값을 측정하는 것에 의해, 상기 저소비 모드인지 상기 고소비 모드인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 방법.
제1항에 있어서,

상기 모드 판정 공정에서, 상기 2차 전지의 출력 전압의 변화를 검지하는 것에 의해, 상기 저소비 모드인지 상기 고소비 모드인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 방법.
제1항에 있어서,

상기 모드 판정 공정에서, 상기 2차 전지가 전력을 공급하는 전자 기기 측으로부터의 정보에 의거해서 상기 저소비 모드인지 상기 고소비 모드인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 방법.
2차 전지의 방전 가능한 전기 용량인 잔용량을 산출하는 전지 잔용량 산출 장치로서,

상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 수단과,

상기 2차 전지의 방전 특성인 기준 전압 곡선이 기록되어 정보 처리를 행하는 연산 수단을 구비하고,

상기 연산 수단은 상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하고,

상기 저소비 모드에서는, 상기 전압 측정 수단이 측정한 전압값과 상기 기준 전압 곡선에 의거해서 상기 2차 전지의 잔용량을 산출하고,

상기 고소비 모드에서는, 사용 모드 변화전의 잔용량인 기준 잔용량과, 고소비 모드 개시시의 출력 전압인 개시 전압과, 미리 정해진 상기 2차 전지의 컷오프 전압과, 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 장치.
제9항에 있어서,

상기 연산 수단은 상기 고소비 모드시의 잔용량(Qm)을 기준 잔용량(Qn), 개시 전압(Vn), 컷오프 전압(Vt), 출력 전압값(Vm)을 이용하여, 수식

에 의해서 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 장치.
2차 전지의 방전 가능한 전기 용량인 잔용량을 산출하는 전지 잔용량 산출 장치로서,

상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 수단과,

상기 2차 전지의 방전 특성인 기준 전압 곡선이 기록되어 정보 처리를 행하는 연산 수단을 구비하고,

상기 연산 수단은 상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하고,

상기 저소비 모드에서는, 상기 전압 측정 수단이 측정한 전압값과 상기 기준 전압 곡선에 의거해서 상기 2차 전지의 잔용량을 산출하고,

상기 고소비 모드에서는, 사용 모드 변화시의 출력 전압 변화인 전압 갭과, 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 장치.
제11항에 있어서,

상기 고소비 모드시에, 상기 전압 갭(ΔV)과 상기 출력 전압값(Vm)을 가산한 가산 전압값(Vm＋ΔV)과, 상기 기준 전압 곡선에 의거해서 잔용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 장치.
2차 전지의 방전 가능한 전기 용량인 잔용량을 산출하는 전지 잔용량 산출 프로그램으로서,

상기 2차 전지의 출력 전압값을 측정하는 전압 측정 공정과,

상기 2차 전지의 사용 모드를 출력 전류값이 임계값 이상인 고소비 모드와 임계값보다 작은 저소비 모드로 구별하는 모드 판정 공정과,

상기 저소비 모드시에, 상기 2차 전지의 방전 특성인 미리 정해진 기준 전압 곡선과 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량을 산출하는 저소비시 잔용량 산출 공정과,

상기 고소비 모드시에, 상기 저소비 모드에서 상기 고소비 모드로의 전환시의 잔용량 변화가 거의 없는 것으로서 잔용량을 산출하는 고소비시 잔용량 산출 공정

을 프로세서에 실행시키는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 프로그램.
제13항에 있어서,

상기 고소비시 잔용량 산출 공정에서, 사용 모드 변화전의 잔용량인 기준 잔용량과, 고소비 모드 개시시의 출력 전압인 개시 전압과, 미리 정해진 상기 2차 전지의 컷오프 전압과, 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량의 산출을 행하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 프로그램.
제13항에 있어서,

상기 고소비시 잔용량 산출 공정에서, 사용 모드 변화시의 출력 전압 변화인 전압 갭과, 상기 출력 전압값에 의거해서 잔용량의 산출을 행하는 것을 특징으로 하는 전지 잔용량 산출 프로그램.