KR20140059135A

KR20140059135A - 배터리 제어 ic 및 이를 위한 제어 방법

Info

Publication number: KR20140059135A
Application number: KR1020130132794A
Authority: KR
Inventors: 히데까즈 나가또; 히로마사 다까하시; 마사끼 고마쯔; 겐따 고바야시
Original assignee: 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2014-05-15
Also published as: JP6157088B2; CN107634557A; US10222425B2; CN103812161A; US9846197B2; US20180095136A1; CN103812161B; KR102095432B1; US20140129165A1; JP2014095561A

Abstract

배터리 제어 IC는, 정상 전류 모드에서, 배터리 팩을 형성하는 복수의 단위 배터리 셀 각각의 전압 값을 측정하고, 단기간 대전류 모드에서, 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 단위 배터리 셀의 전압 값을 측정하는 전압 측정 유닛과, 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 상기 단위 배터리 셀의, 단기간 대전류 모드에서 측정된 전압 값을 기반으로 단기간 대전류 모드에서의 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 계산 유닛을 포함한다.

Description

배터리 제어 IC 및 이를 위한 제어 방법{BATTERY CONTROL IC AND CONTROL METHOD THEREFOR}

본 발명은 배터리 제어 IC 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

PC(개인용 컴퓨터)에 설치된 CPU(중앙 처리 장치) 중에는, 전력 소모, 계산 성능 및 신뢰도(수명) 사이에서 균형을 유지하기 위하여 동작 주파수를 변경하는 기능(이하 "가변 주파수 기능"이라 함)이 있는 유형의 CPU가 있다. 가변 주파수 기능이 있는 CPU는 정상 동작 상태에서는 클록 주파수를 낮추어 전력 소모의 증가를 방지하고, 및/또는 CPU를 저온으로 유지하여 신뢰도의 하락을 방지한다. 한편, 애플리케이션(들)으로부터의 자원 요청이 증가할 때는 가변 주파수 기능이 있는 CPU는 클록 주파수를 높여서 계산 성능을 증가시킨다. 그러나, 클록 주파수가 장기간 고주파수로 유지되면, CPU의 전력 소모와 온도가 증가하여 신뢰도가 하락한다. 그러므로, 클록 주파수가 고주파수로 유지되는 기간은 단기간, 예를 들어, 10ms로 한정된다.

가변 주파수 기능이 있는 CPU가 복수의 이차 배터리 셀들이 결합되어 있는 배터리 팩(배터리)에서 공급되는 전원에 의해 구동될 때, 고속 동작 상태에서의 클록 주파수는 해당 배터리 팩의 이용가능한 전력의 양을 기반으로 결정된다는 것에 유의할 필요가 있다. (좀 더 구체적으로, 고속 동작 상태의 클록 주파수를 정상 상태의 클록 주파수로부터 얼마만큼 증가시켜야만 하는지는 이용가능한 전력의 양을 기반으로 결정된다.) 유념해야 하는 것은 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 배터리 제어 반도체 집적 회로는 고속 동작이 실행되는 단기간 내에 즉시 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산할 것이 요구되어왔다는 것이다.

부연하면, 일본국 미심사 특허 출원 공개 번호 2010-34016은 방전 과전류의 검출 전류 값을 높은 정확도로 측정하는 평가 장치를 기술하고 있다. 더욱이, 일본국 미심사 특허 출원 공개 번호 2003-79059는 과충전/과방전을 방지하며 간단한 구성으로 배터리의 이용가능한 용량 범위를 넓힐 수 있으며 이로써 장치의 크기와 무게를 줄일 수 있는 자동차-장착 배터리 팩을 기술하고 있다. 더욱이, 일본국 미심사 특허 출원 공개 번호 2001-51029는 배터리의 이용 상태에 따라서 배터리의 잔류 용량을 외부로 출력할 수 있고 재충전 배터리의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 내부 회로를 포함한 재충전 배터리를 기술하고 있다.

본 발명자들은 다음의 문제점을 발견하였다. 위에서 기술한 바와 같이, 배터리 제어 IC(배터리 제어 반도체 집적 회로 장치)는 CPU 또는 이를 갖춘 시스템의 고속 동작이 실행되는 단기간 내에 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 즉시 계산하는 것이 필요하였다. 해결하고자 하는 다른 문제점과 신규의 특징부들은 본 명세서 및 첨부 도면에 대한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 제1 양태는 배터리 팩을 형성하는 복수의 단위 배터리 셀들 중에서 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 단위 배터리 셀의, 단기간 대전류 모드에서 측정된 전압 값을 기반으로 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 계산 회로를 포함하는 배터리 제어 IC이다.

더욱이, 본 발명의 다른 양태는 배터리 팩을 형성하는 복수의 단위 배터리 셀들 중에서 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 단위 배터리 셀의, 단기간 대전류 모드에서 측정된 전압 값을 기반으로 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 단계를 포함하는 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법이다.

또한, 본 발명의 다른 양태는 단기간 대전류 모드 기간을 포함하는 측정 기간에 측정된 단위 배터리 셀의 전압 값과 단기간 대전류 모드 기간을 포함하지 않는 측정 기간에 측정된 단위 배터리 셀의 전압 값의 차를 기반으로 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 단계를 포함하는 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법이다.

이들 양태에 따르면, 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 즉시 계산할 수 있는 배터리 제어 IC를 제공할 수 있다.

위에 언급한 그리고 다른 양태, 장점 및 특징부들은 첨부 도면에 연계한 특정 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 좀 더 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 배터리 제어 IC를 갖춘 컴퓨터 시스템의 구성 예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 이용가능한 전력 값 Pmax의 계산 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 4a는 제1 비교예에 따른 배터리 제어 IC를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 제2 비교예에 따른 배터리 제어 IC를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 제1 실시예에 따른 배터리 제어 IC를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 배터리 제어 IC를 갖춘 컴퓨터 시스템의 구성 예를 보여주는 블록도이다.
도 6a는 제2 실시예에 따른 배터리 제어 IC가 참조하는 개념적인 초기 값 테이블이다.
도 6b는 제2 실시예에 따른 배터리 제어 IC가 참조하는 초기 값 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제3 실시예에 따른 배터리 제어 IC가 참조하는 초기 값 테이블을 위한 교정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제4 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 동작을 보여주는 타이밍 도이다.

이하 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 도면들은 간략한 방식으로 도시되어 있으므로, 본 발명의 기술적인 범위가 이들 도면을 기초로 좁게 해석되지 않아야 한다는 점에 유의해야 한다. 더욱이, 동일한 컴포넌트에는 동일한 부호가 매겨져 있으며 이들에 대한 중복 설명은 피하기로 한다.

다음의 실시예에서, 필요할 때, 본 발명을 독립 절 또는 독립 실시예를 이용하여 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 다르게 명시하지 않는 한 서로 관련되어 있다. 즉, 이들은 한 실시예는 다른 실시예의 전부 또는 일부의 수정 예, 응용 예, 상세 예 또는 보충 예가 되는 방식으로 서로 연관이 있다. 더욱이, 다음 실시예들에서, 요소의 수 등(숫자, 값, 양, 범위, 등을 포함해서)이 언급될 때, 이 수는 수가 명확하게 명시되거나 수가 그의 원리에 기반하여 특정 수에 확실하게 제한되는 경우를 제외하고는 특정 수에 제한되지 않는다. 즉, 특정 수보다 큰 수나 작은 수도 이용될 수 있다.

더욱이, 다음 실시예들에서, 이들의 컴포넌트(동작 단계 등을 포함해서)는 컴포넌트가 명시적으로 특정되거나 컴포넌트가 그의 원리에 기반해서 확실히 필수적인 경우를 제외하고는 반드시 필수적인 것은 아니다. 유사하게, 다음 실시예들에서, 컴포넌트(들) 등의 모양, 위치 관계 등이 언급될 때, 그 모양과 거의 유사하거나 닮은 모양 등도, 그것이 명시적으로 특정되거나 이들이 그의 원리를 기반으로 제거되는 경우를 제외하고는 그 모양에 포함된다. 이는 또한 위에서 기술한 수 등(수, 값, 양, 범위, 등을 포함해서)에 대해서도 적용된다.

제1 실시예

도 1은 제1 실시예에 따른 배터리 제어 반도체 집적 회로 장치(이하 "배터리 제어 IC"라 함)를 갖춘 컴퓨터 시스템을 보여주는 블록도이다. 배터리 제어 IC는, 이에 제한되지는 않지만, 공지된 CMOS 제조 프로세스를 이용하여 실리콘과 같은 하나의 단결정 실리콘으로 이루어진 반도체 기판에 형성된다. 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC는 배터리 팩을 구성하는 복수의 이차 배터리 셀들 중에서 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 이차 배터리 셀의, 단기간 대전류 모드에서 측정된 전압 값을 기반으로 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 계산한다. 그 결과, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC는 회로 크기를 증가시킴이 없이 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 즉시 계산할 수 있다. 이 실시예는 이하 상세히 설명된다.

도 1에 도시된 컴퓨터 시스템은 배터리 팩 유닛(1)과 시스템 보드(2)를 포함한다.

시스템 보드(2)는 배터리 팩 유닛(1)으로부터 전력이 공급되는 부하(Ld), 및 부하(Ld)에 대한 기생 저항(Rsy)을 포함한다. 더욱이, 시스템 보드(2)는 필요할 때 외부 전원이 연결되고 이를 통해 전력이 공급되는 외부 전원 연결 단자를 포함하고 있다. 유의해야 할 점은 부하(Ld)의 고전위측 전원 단자에 존재하는 노드(Nmin)에서의 전압이 부하(Ld)의 동작을 보장해주는 최소 전압 Vmin을 규정한다는 것이다. 시스템 보드(2)는 노드(Nmin)의 전압이 최소 전압 Vmin과 같거나 그보다 큰 조건하에서 제대로 동작한다. 그러므로, 시스템 보드(2)는 이 조건에 부합하기 위해 외부 전원 및 배터리 팩 유닛(1)을 요구한다. 대안으로, 시스템 보드(2)는 이 조건이 충족되도록 배터리 팩 유닛(1)으로부터 제공된 정보에 따라서 부하(Ld) 그 자체의 동작을 제어한다.

외부 전원은, 예를 들어, AC 어댑터 등이다. 더욱이, 부하(Ld)는 적어도 하나의 반도체 컴포넌트를 포함한다. 예를 들어, 부하(Ld)는 MPU(마이크로 처리 장치), RAM(랜덤 액세스 메모리), SSD(솔리드 스테이트 디스크) 등을 포함한다.

부하(Ld)는 정상 동작 모드에서 클록 주파수를 낮추어 전력 소모의 증가를 방지하고 및/또는 부하(Ld)를 저온으로 유지하여 신뢰도의 하락을 방지한다. 한편, 애플리케이션(들)으로부터의 자원 요청이 증가하면, 부하(Ld)는 클록 주파수를 높여서 계산 성능을 증가시킨다. 그러나, 클록 주파수가 장기간 고주파수로 유지되면, 전력 소모와 온도가 증가하여 신뢰도가 하락한다. 그러므로, 클록 주파수가 고주파수로 유지되는 기간은 10ms와 같이 단기간으로 한정된다.

다음 설명에서는, 부하(Ld)의 전력 소모가 기본적으로 클록 주파수에 따라서 결정되고 전력 소모가 부하(Ld)에 의해 실행되는 프로세싱의 종류에 따라서 크게 변동하지 않는다고 가정한다. 그러므로, 클록 주파수가 낮은 정상 동작 상태에서는 부하(Ld)의 전력 소모가 낮고, 클록 주파수가 높은 고속 동작 상태에서는 부하(Ld)의 전력 소모가 높다고 가정한다. 앞서 언급한 바와 같이, 전력을 소모하는 주 컴포넌트(들)가 반도체 컴포넌트(들), 특히, CMOS 반도체 컴포넌트(들)인 부하(Ld)가 이 조건에 부합한다. 부하(Ld)의 정상 동작 모드는 배터리 팩으로부터의 방전 전류가 작기 때문에 "정상 전류 모드"라고도 칭할 수 있음에 유의하자. 더욱이, 부하(Ld)의 고속 동작 모드는 배터리로부터의 방전 전류가 크고 그의 지속기간이 짧기 때문에 "단기간 대전류 모드"라고도 칭할 수 있다.

시스템 보드(2)는 그의 전원(또는 그의 전원의 일부)으로서 배터리 팩 유닛(1) 내에 배치된 배터리 팩을 이용하여 동작한다. 바꾸어 말하면, 시스템 보드(2)는 배터리 팩으로부터의 방전 전류가 공급되기 때문에 동작한다. 또한, AC 어댑터와 같은 외부 전원이 외부 전원 연결 단자에 연결될 때, 시스템 보드(2)는 외부 전원으로부터 배터리 팩으로 충전 전류를 공급하여 배터리 팩을 충전한다.

배터리 팩 유닛(1)은 배터리 팩을 구성하는 M개의 이차 배터리 셀(단위 배터리 셀들)(C_1 내지 C_M)(M은 2 이상인 정수임), 충전 제어 회로(12), 방전 제어 회로(13), 전류 측정 저항 소자(Ri), 이들 컴포넌트에 연결된 배터리 제어 IC(11), 및 배터리 팩의 전류 경로 상의 기생 저항(Rbat)을 포함한다.

충전 제어 회로(12)는, 예를 들어, 배터리 팩의 전류 경로 상에 병렬로 배열되어 있는 다이오드와 MOS 트랜지스터를 포함한다. 방전 제어 회로(13)는, 예를 들어, 배터리 팩의 전류 경로 상에 병렬로 배열된 다이오드와 MOS 트랜지스터를 포함한다.

예를 들어, 배터리 팩이 충전될 때, 배터리 제어 IC(11)로부터 출력된 제어 신호(들)에 따라서 충전 제어 회로(12)의 MOS 트랜지스터는 턴온되고 방전 제어 회로(13)의 MOS 트랜지스터는 턴오프된다. 그 결과, 충전 전류는 시스템 보드(2)로부터 충전 제어 회로(12)의 MOS 트랜지스터와 방전 제어 회로(13)의 다이오드를 통해서 배터리 팩에 공급된다. 한편 배터리 팩이 방전될 때는, 배터리 제어 IC(11)로부터 출력된 제어 신호(들)에 따라서 충전 제어 회로(12)의 MOS 트랜지스터는 턴오프되고 방전 제어 회로(13)의 MOS 트랜지스터는 턴온된다. 그 결과, 배터리 팩으로부터의 방전 전류는 방전 제어 회로(13)의 MOS 트랜지스터와 충전 제어 회로(12)의 다이오드를 통해서 시스템 보드(2) 내의 부하(Ld)에 공급된다. 유의할 점은 기생 저항(Rbat)이 충전 제어 회로(12)와 방전 제어 회로(13) 내의 MOS 트랜지스터들의 온-저항(on-resistances)을 포함한다는 것이다.

배터리 팩을 구성하는 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M)은 이차 배터리들(B_1 내지 B_M)과 이 각각의 이차 배터리들(B_1 내지 B_M)과 직렬로 연결되어 있는 기생 저항들(R_1 내지 R_M)을 포함한다. 전류 측정 저항 소자(Ri)가 배터리 팩의 전류 경로 상에 직렬로 배치되어 있다.

배터리 제어 IC(11)는 레지스터(저장 유닛)(112), 전압 측정 유닛(113), 전류 측정 유닛(114), 계산 유닛(116), 및 제어 유닛(111)을 포함한다.

레지스터(112)는 다양한 파라미터를 저장한다. 전압 측정 유닛(113)은 배터리 팩을 구성하는 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M) 각각의 전압을 측정한다. 구체적으로, 전압 측정 유닛(113)은 배터리 팩을 구성하는 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M) 각각에 걸리는 전위차를 측정한다. 전류 측정 유닛(114)은 배터리 팩의 전류 경로를 통해서 흐르는 전류를 측정한다. 구체적으로, 전류 측정 유닛(114)은 배터리 팩의 전류 경로 상에 직렬로 배치되어 있는 저항 소자(Ri)에 걸리는 전위차를 측정하여 전류 경로를 통해 흐르는 전류를 측정한다.

계산 유닛(116)은 전압 측정 유닛(113)과 전류 측정 유닛(114)의 각 측정 결과를 기초로 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 출력한다. 유의할 점은 이용가능한 전력 값 Pmax가, 배터리 팩이 단기간 대전류 모드에서 출력할 수 있는 전력과 배터리 팩이 정상 전류 모드에서 출력하는 전력 간의 차(이용가능한 양)에 대응하는 전력 값이라는 것이다. 이용가능한 전력 값 Pmax의 정보는 시스템 보드(2)에 제공된다.

제어 모드(111)는 배터리 팩이 제대로 동작하도록 이들 컴포넌트의 동작을 제어하고, 배터리 팩의 충전과 방전 간의 전환을 제어하며, 충전/방전의 양을 제어한다.

[배터리 제어 IC(11)의 동작]

다음에는, 배터리 제어 IC(11)의 동작을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 배터리 제어 IC(11)의 동작을 보여주는 흐름도이다. 실선은 프로세스 흐름을 나타내고 파선은 데이터 흐름을 나타낸다는 점에 유의하자.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 배터리 제어 IC(11)가 초기화된다(단계S101). 초기화에서는, 예를 들어 모드 판정의 기준으로 이용되는 특정 값(임계 값)이 설정된다. 초기화에 대한 상세는 후에 설명한다.

유의할 점은 레지스터(112)가 다양한 파라미터 등의 데이터 저장소로 이용된다는 것이다. 예를 들어, 레지스터(112)는 모드 판정 기준으로 이용되는 특정 값(임계 값), 정상 전류 모드에서 측정된 전류 값(I_a), 단기간 대전류 모드에서 측정된 전류 값(I_b), 정상 전류 모드에서 측정된 각 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M)의 전압 값(Vcell_a_1 내지 Vcell_a_M)(이하, 이들 전압은 총괄하여 "Vcell_a"라 칭한다) 등을 저장한다. 유의할 점은 모드 판정 기준으로 이용된 특정 값의 정보는 초기화 프로세스(단계 S101)에서 시스템 보드(2)로부터 공급된다는 것이다. 이들 파라미터를 포함하는 다양한 파라미터의 상세도 나중에 설명된다.

다음에는, 전체 프로세스가 전압 측정 프로세스, 전류 측정 프로세스, 및 전력 통합 프로세스로 나뉘어져서 처리된다. 전압 측정 처리와 전류 측정 프로세스는 병렬로 실행된다. 이후, 전력 통합 프로세스에서, 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M)의 누적 전력량(즉, 잔류 배터리 양)이 전압 측정 프로세스와 전류 측정 프로세스의 각 처리 결과를 기초로 계산된다.

먼저, 전류 측정 프로세스가 설명된다. 전류 측정 프로세스에서, 전류 측정 유닛(114)은 저항 소자(Ri) 양단의 전위차를 측정하여 배터리 팩의 전류 경로를 통해 흐르는 전류 값(I)을 측정한다(단계 S104).

다음에는, 전압 측정 프로세스가 설명된다. 전압 측정 프로세스는 모드 판정 프로세스(단계 S102), 프로세스 선택 프로세스(단계 S103), 정상 전류 모드 프로세스(단계 S110), 및 단기간 대전류 모드 프로세스(단계 S120)를 포함한다.

전압 측정 프로세스에서는, 먼저, 모드 판정 프로세스가 실행된다(단계 S102). 모드 판정 프로세스에서는, 예를 들어, 제어 유닛(111)은 전류 측정 유닛(114)이 측정한 전류 값(I)을 기초로 모드를 판정한다. 구체적으로, 제어 유닛(111)은, 전류 값(I)이 특정 값 이하일 때는 컴퓨터 시스템이 정상 전류 모드에 있다고 판정하고, 전류 값(I)이 특정 값보다 클 때는 컴퓨터 시스템이 단기간 대전류 모드에 있다고 판정한다. 유의할 점은 컴퓨터 시스템이 정상 전류 모드에 있는 것으로 판정될 때, 전류 값(I)은 전류 값(I_a)으로서 레지스터(112)에 저장되고, 컴퓨터 시스템이 단기간 대전류 모드에 있는 것으로 판정될 때는, 전류 값(I)은 전류 값(I_b)으로서 레지스터(112)에 저장된다.

그 후, 모드 판정 결과를 기초로 프로세스가 선택된다(단계 S103). 구체적으로, 컴퓨터 시스템이 정상 전류 모드에 있는 것으로 판정될 때(단계 S103에서 예), 프로세스는 정상 전류 모드 프로세스로 바뀌고(단계 S110), 컴퓨터 시스템이 단기간 대전류 모드에 있는 것으로 판정될 때는(단계 S103에서 아니오), 프로세스는 단기간 대전류 모드 프로세스로 바뀐다(단계 S120). 유의할 점은 정상 전류 모드 프로세스(단계 S110) 또는 단기간 대전류 모드 프로세스(S120)에서, 이 프로세스의 완료시, 이 프로세스는 모드 판정 프로세스로 복귀한다(단계 S102)는 것이다.

다음에는, 전력 통합 프로세스를 설명한다. 전력 통합 프로세스에서, 배터리 제어 IC의 기본적인 기능들 중 하나로서, 배터리 제어 IC는 누적 전력 량, 즉 잔류 배터리 량을 계산한다. 배터리 제어 IC는 정상 전류 모드 프로세스(단계 S110) 또는 단기간 대전류 모드 프로세스(단계 S120)에서 측정되어 계산된 배터리 팩의 전압과 이때 전류 측정 프로세스(단계 S104)에서 측정된 전류 값의 곱으로부터 전력 소모 값을 계산한다. 이러한 전력 소모 값은 전력량을 계산하기 위해 일정한 간격으로 구해진다. 이때, 배터리 팩의 잔류 배터리 량은 전체 배터리 팩의 잔류 전력량에서 앞서 구한 전력량을 차감하여 구한다. 이러한 흐름에서, 배터리 팩의 방전 모드는 설명하였다. 배터리 팩의 방전 모드의 경우에, 배터리 팩의 잔류 배터리 량은 잔류 전력량에 충전 전력량을 부가해서 계산한다.

[배터리 제어 IC(11)의 좀 더 상세한 동작]

다음에는, 도 3을 참조하여 배터리 제어 IC(11)의 좀 더 상세한 동작을 설명한다. 도 3은 배터리 제어 IC(11)의 이용가능한 전력 값 Pmax의 계산 동작을 보여주는 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 배터리 제어 IC(11)가 초기화된다(단계 S101). 구체적으로, 초기화시에, 정상 전류 모드에서 각 이차 배터리 셀의 기생 저항 값, 전류 측정 저항 소자(Ri)의 저항 값, 기생 저항(Rbat)의 저항 값, 충전 제어 회로(12)와 방전 제어 회로(13) 각각의 MOS 트랜지스터의 온-저항(on-resistance) 및 다이오드의 순방향 강하 전압(VF), 시스템 보드(2)의 기생 저항(Rsys)의 저항 값, 노드(Nmin)에서의 최소 전압(Vmin), 및 모드 판정 기준으로 이용된 특정 값(임계 값)이 설정된다. 이들 파라미터는 외부 파라미터로서 시스템 보드(2)로부터 제공되어 레지스터(112)에 저장된다.

더욱이, 초기화시에, 내부 파라미터인 변수 N 및 MinN은 초기 값 "0"으로 설정된다. 더욱이, 초기화시에, 내부 파라미터인 VCmin, M, Vcell_a_1 내지 Vcell_a_M, Vcell_b, 및 Vbat_b가 설정된다. 이들 내부 파라미터는 위에 기술한 외부 파라미터들과 함께 레지스터(112)에 저장된다.

유의할 점은 변수 M이 이차 배터리 셀들의 수를 나타낸다는 것이다. 변수 N은 초기 상태에서는 0이고 동작이 시작된 후에는 1 내지 M의 정수가 된다. 변수 Vcell_a_1 내지 Vcell_a_M은 정상 전류 모드에서 측정된 각각의 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M)의 전압 값을 나타낸다. 변수 VCmin은 정상 전류 모드에서 측정된 각 이차 매터리 셀들(C_1 내지 C_M)의 전압 값 중에서 최저 전압 값을 나타낸다. 변수 MinN은 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 이차 배터리 셀(C_MinN)의 정보(N 값)를 나타낸다. 값 MinN은 1 내지 M의 정수를 취한다. 값 Vcell_b는 단기간 대전류 모드에서 측정된 이차 배터리 셀(C_MinN)의 전압 값을 나타낸다. 값 Vbat_b는 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 최저 전압 값을 나타낸다.

다음에는, 전체 프로세스가 전압 측정 프로세스, 전류 측정 프로세스, 및 전압 통합 프로세스로 나뉘어져서 처리된다. 전류 측정 프로세스 및 전력 통합 프로세스는 도 2를 참조로 위에 설명한 것과 동일하므로, 도면과 설명에서 이들에 대한 예시는 생략한다.

전압 측정 프로세스가 이하 설명된다. 전압 측정 프로세스는 모드 판정 프로세스(단계 S102), 프로세스 선택 프로세스(단계 S103), 정상 전류 모드 프로세스(단계 S110), 및 단기간 대전류 모드 프로세스(단계 S120)를 포함한다. 모드 판정 프로세스(단계 S102) 및 프로세스 선택 프로세스(단계 S103)는 도 2를 참조로 위에 설명한 것과 같다. 그러므로, 정상 전류 모드 프로세스(단계 S110)와 단기간 대전류 모드 프로세스(단계 S120)가 이하 주로 설명된다.

먼저, 정상 전류 모드 프로세스(단계 S110)가 설명된다.

정상 전류 모드 프로세스에서는, 먼저, 변수 N이 초기 값 "0"으로부터 1 증가한다(++N 또는 N=N+1)(단계 S111). 증분이 반복되어 변수 N이 이차 배터리 셀들의 수 M을 초과할 때, 변수 N은 다시 "1"로 설정된다(단계 S111)는 것에 유의하자. 그러므로, 변수 N은 초기 상태에서는 "0"이고 동작이 시작된 후에는 연속해서 정수 1 내지 M이 된다.

다음에는, 전압 측정 유닛(113)이 이차 배터리 셀(C_N)의 전압 값 Vcell_a_N을 측정한다(단계 S112). 위에 기술한 바와 같이, 변수 N은 연속해서 정수 1 내지 M이 된다는 것에 유의하자. 그러므로, 전압 측정 유닛(113)은 각 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M)의 전압 값 Vcell_a_1 내지 Vcell_a_M을 연속해서 측정한다.

다음에, 변수 MinN 및 VCmin으로의 대입 프로세스가 실행된다(단계 S113).

예를 들어, 변수 MinN이 초기 값 "0"일 때, 전압 측정시에 변수 N 그 자체(통상은, 값 "1")는 변수 MinN으로 대입된다. 동시에, 이때 측정된 전압 값 Vcell_a_N은 변수 VCmin으로 대입된다.

더욱이, 측정된 전압 값 Vcell_a_N이 변수 VCmin보다 적을 때, 전압 값 Vcell_a_n은 변수 VCmin으로 대입된다. 동시에, 이 전압 측정시의 변수 N은 변수 MinN으로 대입된다. 위에 기술한 프로세스가 반복되기 때문에, 각 이차 배터리 셀들(C_1 내지 C_M)의 전압 값들 중에서 최저 전압 값은 변수 VCmin으로 대입된다. 더욱이, 최저 전압 값을 나타내는 이차 배터리 셀의 정보(N 값)는 변수 MinM으로 대입된다.

다음에는, 단기간 대전류 모드 프로세스(단계 S120)가 설명된다.

단기간 대전류 모드 프로세스에서는, 먼저, 전압 측정 유닛(113)이 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 이차 배터리 셀(C_MinN)의 전압 값 Vcell_b를 단기간 대전류 모드에서 측정한다(단계 S121).

다음에는, 이용가능한 전력 값 Pmax의 계산 프로세스가 실행된다(단계 S122).

먼저, 계산 유닛(116)은 전압 값 Vcell_b에 이차 배터리 셀들의 수 M을 곱하고 그 결과 값을 변수 Vbat_b로 대입한다(Vbat_b=Vcell_b×M). 그러므로, 변수 Vbat_b가 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 최저 전압을 나타낸다고 말할 수 있다.

다음에, 계산 유닛(116)은 정상 전류 모드에서 단기간 대전류 모드로의 전환에 의해 생긴 배터리 팩의 전체 기생 저항의 변화를 아래 보여준 식 (1)을 기반으로 계산한다.

Rcell = │(Vbat_b-VCmin×M)│/│(I_b-I_a)│ … (1)

다음에, 계산 유닛(116)은 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 아래 보여준 식 (2)을 기초로 계산한다.

Pmax = (VCmin×M-I_a×Rcell-VF-Vmin)/(Rcell+Rbat+Ri+Rsys)×Vmin … (2)

값 VF는 배터리 팩이 방전될 때 동작하는 충전 제어 회로(12) 내의 다이오드의 순방향 강하 전압을 나타낸다는 점에 유의하자.

그 후, 이 이용가능한 전력 값 Pmax는 시스템 보드(2)에 공급된다(단계 S123). 시스템 보드(2)는 이 이용가능한 전력 값 Pmax를 기초로 고속 동작 상태에서의 클록 주파수를 판정한다.

위에 기술한 바와 같이, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC는, 배터리 팩을 구성하는 복수의 이차 배터리 셀들 중에서 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 이차 배터리 셀의, 단기간 대전류 모드에서 측정된 전압 값을 기반으로 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 계산한다. 그 결과, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC는 회로 크기를 증가시키지 않고도 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 즉시 계산할 수 있다.

이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)는, 예를 들어, 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax의 정보를 시스템 보드(2)에 언제라도(예로, 1초에 1회) 출력한다.

유의할 점은 위에서 기술한 바와 같이, 배터리 팩의 전체 기생 저항(임피던스)은 보통 배터리 팩의 방전 전류의 값에 따라서(즉, 전류 모드에 따라서) 변한다는 것이다. 그러므로, 말할 필요도 없이, 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를, 단기간 대전류 모드에서 측정된 이차 배터리 셀들의 전압 값을 기반으로 계산되는 전체 기생 저항의 차 Rcell에 따라서 계산하는 것이 바람직하다. 그러나, 컴퓨터 시스템이 단기간 대전류 모드로 바뀐 후 모든 이차 배터리 셀들의 전압 값을 측정하기에는 시간이 충분하지 않다. 더욱이, 단지 이용가능한 전력 값 Pmax를 계산하기 위해 일부러 단기간 대전류 모드로 들어가는 것은 전력 소모를 증가시키므로 바람직하지 않다. 그러므로, 컴퓨터 시스템이 단기간 대전류 모드로 바뀔 때는, 배터리 제어 IC가 정상 전류 모드에서 측정된 각 이차 배터리 셀의 전압 값을 충분히 이용하여 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 효과적으로 계산해야 할 필요가 있다. 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)는 이 필요조건을 충족한다.

[배터리 제어 IC(11)의 유리한 효과에 대한 설명]

이 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 유리한 효과는 도 4a 내지 도 4c를 참조로 이하 더 상세하게 설명한다. 도 4a는 제1 비교예에 따른 배터리 제어 IC(51)의 구성의 일부와 그의 타이밍 도를 보여주는 도면이다. 도 4b는 제2 비교예에 따른 배터리 제어 IC(61)의 구성의 일부와 그의 타이밍 도를 보여주는 도면이다. 도 4c는 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)의 구성의 일부와 그의 타이밍 도를 보여주는 도면이다.

이하에서는 배터리 팩이 3개의 이차 배터리 셀(C_1 내지 C_3)로 구성된 예를 이용하여 설명하기로 한다. 또한, 이하에서는 단기간 대전류 모드(대전류 모드)의 지속기간이 10ms이고 이차 배터리 셀의 전압 측정 시간이 4ms인 예를 이용하여 설명한다.

[제1 비교예에 따른 배터리 제어 IC(51)]

먼저, 제1 비교예에 따른 배터리 제어 IC(51)를 도 4a를 참조하여 설명한다.

도 4a에 도시된 배터리 제어 IC(51)는 적어도 전압 측정 유닛(513), 전류 측정 유닛(514) 및 계산 유닛(516)을 포함한다. 유의할 점은 전압 측정 유닛(513), 전류 측정 유닛(514) 및 계산 유닛(516)은 전압 측정 유닛(113), 전류 측정 유닛(114) 및 계산 유닛(116)에 각각 대응한다는 것이다.

유의할 점은 전압 측정 유닛(513)이, 3개의 이차 배터리 셀(C_1 내지 C_3)의 전압 값을 각각 측정하는 3개의 AD 변환기(5131 내지 5133)를 포함한다는 것이다. 전압 측정 유닛(513)은 각 이차 배터리 셀(C_1 내지 C_3)의 전압 값을 동시에 측정한다. 그러므로, 배터리 제어 IC(51)가 단기간 대전류 모드로 바뀐 후에 측정을 시작하더라도, 배터리 제어 IC(51)는 각 이차 배터리 셀(C_1 내지C_3)의 전압 값의 측정을 완료할 수 있다. 즉, 배터리 제어 IC(51)는 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 즉시 계산할 수 있다.

그러나, 배터리 제어 IC(51)가 이차 배터리 셀들의 수와 같은 수의 AD 변환기를 포함해야 하기 때문에, 배터리 제어 IC(51)가 회로 크기의 증가를 피할 수 없다는 문제가 있다.

[제2 비교예에 따른 배터리 제어 IC(61)]

다음에, 제2 비교예에 따른 배터리 제어 IC(61)를 도 4b를 참조로 설명한다.

도 4b에 도시된 배터리 제어 IC(61)는 적어도 전압 측정 유닛(613), 전류 측정 유닛(614) 및 계산 유닛(616)을 포함한다. 유의할 점은 전압 측정 유닛(613), 전류 측정 유닛(614) 및 계산 유닛(616)이 전압 측정 유닛(113), 전류 측정 유닛(114) 및 계산 유닛(116)에 각각 대응한다는 것이다.

전압 측정 유닛(613)이 선택 유닛(6131)과 하나의 AD 변환기(6132)를 포함한다는 점에 유의하자. 또한, 선택 유닛(6131)은 전압 측정 유닛(613)과는 별개로 제공될 수 있다. 제어 유닛(611)은 선택 유닛(6131)을 이용하여 3개의 이차 배터리 셀(C_1 내지 C_3) 중 하나를 연속해서 선택한다. AD 변환기(6132)는 선택 유닛(6131)에 의해 선택된 이차 배터리 셀의 전압 값을 연속해서 측정한다. 그 결과, 배터리 제어 IC(61)는 이차 배터리 셀들의 수에 관계없이 하나의 AD 변환기를 이용하여 복수의 이차 배터리 셀의 전압 값을 측정할 수 있다. 즉, 배터리 제어 IC(61)는 회로 크기를 증가하지 않고도 복수의 이차 배터리 셀의 전압 값을 측정할 수 있다.

그러나, 배터리 제어 IC(61)는 각 이차 배터리 셀(C_1 내지 C_3)의 전압 값을 하나씩 측정한다. 그러므로, 하나의 이차 배터리 셀의 측정이, 예를 들어, 4ms 걸린다고 가정하면, 배터리 제어 IC(61)가 단기간 대전류 모드의 지속기간 내에(예로, 10ms 내에) 내에 모든 이차 배터리 셀(C_1 내지 C_3)의 전압 값을 측정하려고 시도하더라도, 모든 전압 값의 측정은 그 지속기간보다 더 긴 시간, 즉 "(4ms+c)×3>10ms"로 표현된 시간이 걸린다. 즉, 배터리 제어 IC(61)는 단기간 대전류 모드의 지속기간 내에 모든 이차 배터리 셀(C_1 내지 C_3)의 전압 값의 측정을 완료할 수 없다. 유의할 점은 시간 c는 하나의 전압 측정 동작과 차기 전압 측정 동작 간의 준비를 위해 필요한 시간이라는 것이다. 즉, 배터리 제어 IC(61)가 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 즉시 계산할 수 없다는 문제가 있다.

[이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)]

다음에, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)을 도 4c를 참조로 설명한다.

도 4c에 도시된 배터리 제어 IC(11)는 도 1에 도시된 것과 구성이 유사하다. 그러나, 도 4c에 도시된 배터리 제어 IC(11)는 전압 측정 유닛(113)으로서 선택 유닛(1131)과 AD 변환기(1132)를 포함하고 있다. 선택 유닛(1131)이 전압 측정 유닛(113)과 별개로 제공될 수 있음에 유의하자. 더구나, AD 변환기의 수는 이차 배터리 셀의 수보다 적어야만 한다.

단기간 대전류 모드에서, 전압 측정 유닛(113)이 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 이차 배터리 셀의 전압 값만을 측정한다는 점에 유의하자. 그러므로, 배터리 제어 IC(11)는 회로 크기를 증가시키지 않고도(적은 수의 AD 변환기를 이용하여) 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값 Pmax를 즉시 계산할 수 있다.

제2 실시예

도 5는 제2 실시예에 따른 배터리 제어 IC를 갖춘 컴퓨터 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1에 도시된 배터리 제어 IC(11)와 비교할 때, 도 5에 도시된 배터리 제어 IC(11)는 이차 배터리 셀(들)의 온도(즉, 배터리 팩의 온도)를 측정하는 온도 측정 유닛(115)을 더 포함하고 있다. 더욱이, 도 5에 도시된 배터리 제어 IC(11)는 레지스터(112) 내에 초기 값 테이블을 보유하고 있다. 초기 값 테이블에는, 이차 배터리 셀(들)의 상태에 따른 배터리 팩의 복수의 이용가능한 전력 값들이 기록되어 있다. 도 5에 도시된 배터리 제어 IC(11)의 다른 구성은 도 1에 도시된 배터리 제어 IC(11)의 구성과 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 6a는 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC가 참조하는 개념적인 초기 값 테이블이다. 더욱이, 도 6b는 이 초기 값 테이블을 설명하기 위한 도면이다.

도 6a 및 6b에 도시된 초기 값 테이블에는, 미리 정해진 이차 배터리 셀(예를 들어, 최저 전압 값을 나타낸 이차 배터리 셀)의 전압 값, 부분적인 평균 전류 값(누적 전류량), 및 온도에 따른 배터리 팩의 이용가능한 전력 값들 Pmax들이 기록되어 있다. 수평축은 미리 정해진 이차 배터리 셀의 온도 범위(T-rate1, T-rate2 등)를 나타내고, 수직축은 미리 정해진 이차 배터리 셀의 전압 값 범위(V-range1, V-range2 등) 및 누적 전류량(RSOC_range1, RSOC_range2 등)을 나타낸다는 점에 유의하자.

이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)는 측정된 이차 배터리 셀의 전압 값, 누적 전류량 및 온도에 따라서 도 6a 및 6b에 도시된 것과 같은 초기 값 테이블로부터 이용가능한 전력 값 Pmax를 추출하고 추출된 전력 값 Pmax를 출력한다. 미리 정해진 이차 배터리 셀의 전압 값, 누적 전류량 및 온도 중 임의의 것이 초기 값 테이블의 밖에 있거나 또는 2개의 이웃하는 값들 사이에 있을 때, 이용가능한 전력 값 Pmax는 선형 보간(linear interpolation)에 의해 구해질 수 있다는 점에 유의하자.

비선형 영역의 경우에서와 같이, 단순한 계산 공식만을 이용하여 이용가능한 전력 값 Pmax를 높은 정확도로 계산할 수 없는 경우에도, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)는 사전에 초기 값 테이블의 정확도를 높여서 이용가능한 전력 값 Pmax를 높은 정확도로 출력할 수 있다.

더욱이, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)는, 컴퓨터 시스템이 한 번도 단기간 대전류 모드로 변경되지 않고 계속해서 정상 전류 모드에 있는 상태에서도 초기 값 테이블로부터 이용가능한 전력 값 Pmax를 추출하여 출력할 수 있다.

제3 실시예

제2 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)와 비교할 때, 제3 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)는 계산 유닛(116)이 계산한 이용가능한 전력 값(들) Pmax(실제로 측정된 값(들))에 따라서 초기 값 테이블에 기록된 이용가능한 전력 값(들) Pmax를 자동으로 교정하는 기능을 더 갖고 있다.

도 7은 초기 값 테이블을 교정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 실선은 주어진 온도 범위(T-rate3)에서의 누적 전류량과 전압 값 사이의 관계를 나타내고 있음에 유의하자. 도 7의 검은 원들은 초기 값 테이블에 초기에 기록되어 있는 이용가능한 전력 값 Pmax를 나타낸다. 도 7의 흰색 원들은 제1 실시예 등에 따라 측정된 이용가능한 전력 값 Pmax(실제로 측정된 값들)을 나타낸다. 삼각형은 실제로 측정된 값들(도 7의 흰색 원들)을 기초로 선형 보간으로 구한 이용가능한 전력 값을 나타낸다.

이 실시예에 따른 배터리 제어 IC(11)는 초기 값 테이블에 기록된 복수의 이용가능한 전력 값 Pmax(도면에서 검은 원들)들을 실제로 측정한 값들(도면에서 흰색 원들) 또는 실제로 측정한 값들을 기초로 선형 보간으로 구한 값들(도면에서 삼각형들)로 고쳐 쓴다. 그 결과, 이차 배러리 셀의 특성이 변하는(열화하는) 경우에도, 초기 값 테이블에 기록된 값들과 실제로 측정한 값들 간의 차(들)가 자동으로 교정될 수 있다. 그러므로, 특성이 시간에 따라 변하는 경우에도 계속해서 이용가능한 전력 값 Pmax를 높은 정확도로 출력할 수 있다.

제4 실시예

도 8은 제4 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 동작을 보여주는 타이밍 도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC는 이차 배터리 셀(들)의 전압 측정 시간 및 전압 측정 기간을 단기간 대전류 모드의 지속기간보다 길게 만든다.

그렇게 함으로써, 단기간 대전류 모드를 포함하는 전압 측정 기간에, 측정될 이차 배터리 셀의 전압 값은 낮다. 더욱이, 다른 전압 측정 기간에, 측정될 이차 배터리 셀의 전압 값은 높다. 이들 전압 값들 간의 차를 검출함으로써, 단기간 대전류 모드에서의 이차 배터리 셀(들)의 전압 값을 측정할 수가 있다.

예를 들어, 단기간 대전류 모드의 지속기간이 10ms이고 전압 측정 기간이 25ms라고 가정하자. 또한, 이차 배터리 셀의 전압 값이 단기간 대전류 모드에서 10% 감소하였다고 가정하자. 그러한 상태에서는, 다른 전압 측정 기간에 비해서 단기간 대전류 모드를 포함하는 전압 측정 기간에서 4%의 전압 강하(=10%×10ms/25ms)가 관측된다. 달리 말하면, 주어진 전압 측정 기간에 다른 전압 측정 기간에 비해서 4% 전압 강하가 관측될 때, 이는 이차 배터리 셀의 전압 값이 단기간 대전류 모드에서 10% 감소하였음을 의미한다.

제1 내지 제3 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 경우에, 단기간 대전류 모드에서의 전압을 높은 정확도로 구할 필요가 있을 때, 전압 측정 시간과 전압 측정 기간을 단기간 대전류 모드의 지속기간보다 충분히 짧게 만드는 것이 필요하다. 그러한 경우에, 전압 측정 유닛을 위해 고속 저잡음 AD 변환기(들) 등을 채택할 필요가 있다. 더욱이, 동작 동안 전력 소모가 증가한다. 이와는 대조적으로, 이 실시예에 따른 배터리 제어 IC는 실제적인 정확도로 그리고 낮은 전력 소모로 단기간 대전류 모드에서의 이차 배터리 셀(들)의 전압 값을 측정할 수 있게 해준다.

이 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 구성은 제1 내지 제3 실시예에 따른 배터리 제어 IC의 구성에 한정되지 않음에 유의하자. 즉, 위에 설명한 동작을 이 실시예와 함께 구현할 수 있는 다른 구성도 이용될 수 있다.

[관련 기술과의 차이]

일본국 미심사 특허 출원 공개 번호 2010-34016, 번호 2003-79059 및 번호 2001-51029에 공개된 구성들은 예상치 못하게 나타나며 단기간 동안만 계속되는 단기간 대전류 모드에서의 전압 값 측정을 고려하지 않는다. 그러므로, 관련 기술에 따른 이들 구성은 단기간 대전류 모드에서의 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 짧은 시간에 계산할 수가 없다. 더욱이, 관련 기술에 따른 이들 구성은 대규모 측정 장치를 필요로 하므로, 이들은 동작 동안 배터리 팩의 전압 값을 실시간으로 측정하는 배터리 제어 IC에는 직접 적용될 수 없다.

본 발명은 실시예들을 기반으로 특정 방식으로 위에 설명되었다. 그러나, 본 발명은 위에 기술한 실시예들에 한정되지 않으며, 말할 필요도 없이, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 다양한 수정이 행해 질 수 있다.

제1 내지 제4 실시예는 이 기술 분야의 보통 기술자에 의해 원하는 대로 조합될 수 있다.

본 발명이 몇몇 실시예의 관점에서 설명되었을지라도, 이 기술 분야의 숙련자라면 첨부 청구항들의 사상 및 범위 내에서 본 발명에 다양한 수정을 행할 수 있고 본 발명이 위에 설명한 예들에 한정되지 않음을 인식할 것이다.

더욱이 청구항들의 범위는 위에 설명한 실시예들에 의해서 한정되지 않는다.

더구나, 출원인의 의도는 나중에 심사 과정에서 보정되더라도 모든 청구항 요소들의 균등물을 포괄하는 것임을 유의해야 한다.

1: 배터리 팩 유닛
2: 시스템 보드
11: 배터리 제어 IC
12: 충전 제어 회로
13: 방전 제어 회로
111: 제어 유닛
112: 레지스터
113: 전압 측정 유닛
114: 전류 측정 유닛
116: 계산 유닛

Claims

정상 전류 모드(normal current mode)에서, 배터리 팩을 형성하는 복수의 단위 배터리 셀 각각의 전압 값을 측정하고, 단기간 대전류 모드(short-time large-current mode)에서, 상기 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 단위 배터리 셀의 전압 값을 측정하는 전압 측정 유닛; 및
상기 정상 전류 모드에서 상기 최저 전압 값을 나타낸 상기 단위 배터리 셀의, 상기 단기간 대전류 모드에서 측정된 전압 값을 기반으로 상기 단기간 대전류 모드에서 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 계산 유닛
을 포함하는, 배터리 제어 IC.
제1항에 있어서, 상기 전압 측정 유닛은, 상기 단기간 대전류 모드에서, 상기 복수의 단위 배터리 셀 중에서 상기 정상 전류 모드에서 상기 최저 전압 값을 나타낸 상기 단위 배터리 셀의 전압 값만을 측정하는, 배터리 제어 IC.
제1항에 있어서, 상기 전압 측정 유닛은 상기 복수의 단위 배터리 셀의 수보다 적은 수의 전압 측정 회로들 - 이 회로들 각각은 한번에 하나의 단위 배터리 셀의 전압 값만을 측정할 수 있음 - 을 포함하는, 배터리 제어 IC.
제1항에 있어서, 상기 전압 측정 유닛은 상기 복수의 단위 배터리 셀의 수보다 적은 수의 AD 변환기 유닛을 포함하는, 배터리 제어 IC.
제1항에 있어서, 상기 계산 유닛은, 상기 단기간 대전류 모드에서, 상기 정상 전류 모드에서 상기 최저 전압 값을 나타낸 상기 단위 배터리 셀의 전압 값과 상기 배터리 팩에 흐르는 전류 값을 기반으로 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는, 배터리 제어 IC.
제1항에 있어서, 테이블을 저장하는 저장 유닛 - 상기 테이블에는 상기 단위 배터리 셀의 전압 값, 누적 전류량, 및 온도에 따른 상기 배터리 팩의 복수의 이용가능한 전력 값이 기록되어 있음 - 을 더 포함하고,
상기 배터리 제어 IC는 단위 배터리 셀의 측정된 전압 값, 누전 전류량, 및 온도에 따라서 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 추출하고, 상기 추출된 이용가능한 전력 값을 출력하는, 배터리 제어 IC.
제6항에 있어서, 상기 배터리 제어 IC는 상기 테이블에 기록된 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 상기 계산 유닛이 계산한 상기 배터리 팩의 대응하는 이용가능한 전력 값으로 고쳐 쓰는, 배터리 제어 IC.
내부에 결합되어 있는 복수의 단위 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩;
상기 배터리 팩으로부터 공급된 전력에 의해서 구동되는 부하를 포함하는 시스템 보드; 및
상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 상기 시스템 보드에 출력하도록 구성되어 있는, 제1항에 따른 배터리 제어 IC
를 포함하는, 컴퓨터 시스템.
정상 전류 모드에서, 배터리 팩을 형성하는 복수의 단위 배터리 셀 각각의 전압 값을 측정하는 단계;
단기간 대전류 모드에서, 상기 정상 전류 모드에서 최저 전압 값을 나타낸 단위 배터리 셀의 전압 값을 측정하는 단계; 및
상기 정상 전류 모드에서 상기 최저 전압 값을 나타낸 상기 단위 배터리 셀의, 상기 단기간 대전류 모드에서 측정된 전압 값을 기반으로 상기 단기간 대전류 모드에서 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 단계
를 포함하는, 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법.
제9항에 있어서, 상기 단기간 대전류 모드에서, 상기 복수의 단위 배터리 셀 중에서 상기 정상 전류 모드에서 상기 최저 전압 값을 나타낸 상기 단위 배터리 셀의 전압 값만이 측정되는, 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법.
제9항에 있어서, 상기 단기간 대전류 모드에서, 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값은 상기 정상 전류 모드에서 상기 최저 전압 값을 나타낸 상기 단위 배터리 셀의 전압 값과 상기 배터리 팩에 흐르는 전류 값을 기반으로 계산되는, 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법.
제9항에 있어서, 단위 배터리 셀의 측정된 전압 값, 누적 전류량, 및 온도에 따른 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값이 테이블로부터 추출되고 상기 추출된 이용가능한 전력 값이 출력되고, 상기 테이블에는 상기 단위 배터리 셀의 전압 값, 누적 전류량 및 온도에 따른 상기 배터리 팩의 복수의 이용가능한 전력 값이 기록되어 있는, 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법.
제12항에 있어서, 상기 테이블에 기록된 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값이 상기 배터리 팩의 대응하는 계산된 이용가능한 전력 값으로 고쳐 써지는, 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법.
단기간 대전류 모드의 지속기간보다 긴 측정 기간에 배터리 팩을 형성하는 복수의 단위 배터리 셀 중 적어도 하나의 단위 배터리 셀의 전압 값을 측정하는 단계; 및
상기 단기간 대전류 모드 기간을 포함하는 측정 기간에 측정된 상기 단위 배터리 셀의 전압 값과 상기 단기간 대전류 모드 기간을 포함하지 않는 측정 기간에 측정된 상기 단위 배터리 셀의 전압 값의 차를 기반으로 상기 배터리 팩의 이용가능한 전력 값을 계산하는 단계
를 포함하는, 배터리 제어 IC를 위한 제어 방법.