KR20200050884A

KR20200050884A - 배터리 충전 컨트롤러의 온도 제어 기능을 진단하기 위한 시뮬레이션 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20200050884A
Application number: KR1020190138452A
Authority: KR
Inventors: 정진규
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-05-12

Abstract

배터리 충전 컨트롤러의 온도 제어 기능을 진단하기 위한 시뮬레이션 장치 및 그 방법이 제공된다. 상기 배터리 충전 컨트롤러는, 배터리를 위한 충전 전압이 출력되는 제1 단자, 기준 전압이 출력되는 제2 단자 및 상기 배터리의 온도 검출을 위한 제3 단자를 가지는 충전 IC; 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 간에 연결되는 제1 저항기; 및 상기 제3 단자와 접지 간에 연결되는 서미스터를 포함한다. 상기 시뮬레이션 장치는, 소정의 이상 온도, 상기 제1 저항기의 제1 저항 및 상기 서미스터의 온도와 저항 간의 상관관계가 기록된 데이터 테이블을 저장하도록 구성되는 메모리부; 상기 기준 전압을 측정하도록 구성되는 전압 센서; 상기 이상 온도, 상기 제1 저항, 상기 데이터 테이블 및 상기 기준 전압을 기초로, 상기 충전 IC가 상기 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 제어 전압을 결정하도록 구성되는 제어부; 및 상기 제어 전압을 상기 제3 단자에 출력하도록 구성되는 전압 생성부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 실행되는 경우, 제1 시뮬레이션 값을 생성하도록 구성된다.

Description

배터리 충전 컨트롤러의 온도 제어 기능을 진단하기 위한 시뮬레이션 장치 및 그 방법{Simulation apparatus for diagnosing temperature control of battery charge controller, and method thereof}

본 발명은, 배터리 충전 컨트롤러가 서미스터의 전압에 기초한 온도 제어 기능을 정상적으로 실행하는지를 시뮬레이션하기 위한 기술에 관한 것이다.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

배터리의 충전을 제어함에 있어서 배터리의 온도는 매우 중요한 파라미터이다. 따라서, 대부분의 배터리 충전 컨트롤러에는 배터리의 온도를 검출하기 위한 온도 측정 회로가 제공된다. 온도 측정 회로는, 적어도 하나의 저항기와 서미스터가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 전압 분배기(voltage divider)를 가진다. 배터리 충전 컨트롤러의 충전 IC(Integrated Circuit)에 의해 전압 분배기에 전원이 공급되면, 전압 분배기의 양단에 걸친 전압이 각 저항기와 서미스터에 의해 분배되고, 서미스터의 양단에 걸친 전압이 충전 IC에 의해 검출된다.

배터리 충전 컨트롤러에 있어서, 서미스터는, 주위 온도(즉, 배터리 온도)에 따라 저항(resistance)가 변화하는 소자이다. 따라서, 전압 분배기의 양단에 걸친 전압이 일정하다면, 서미스터의 전압으로부터 주위 온도로서의 배터리 온도를 검출할 수 있다.

그런데, 충전 IC가 전압 분배기에 인가하는 기준 전압은 충전기로부터의 입력 전압 등에 따라 변화할 수 있다. 이 경우, 서미스터의 전압만으로는 배터리 온도를 정확하게 검출해낼 수 없기 때문에, 배터리의 과열 등과 같은 온도 이상을 해소하기 위한 보호 동작을 적시에 실행할 수 없다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 충전 컨트롤러가 배터리 온도 검출을 위한 전압 분배기의 양단에 공급되는 기준 전압과 서미스터 전압 간의 비율을 이용하여 배터리의 충전 중에 온도 제어 기능(예, 충전 차단을 통한 과열 보호)을 정상적으로 실행하는지를 진단하기 위한 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 시뮬레이션 장치는, 배터리 충전 컨트롤러의 온도 제어 기능을 진단하기 위한 것이다. 상기 배터리 충전 컨트롤러는, 배터리를 위한 충전 전압이 출력되는 제1 단자, 기준 전압이 출력되는 제2 단자 및 상기 배터리의 온도 검출을 위한 제3 단자를 가지는 충전 IC; 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 간에 연결되는 제1 저항기; 및 상기 제3 단자와 접지 간에 연결되는 서미스터를 포함한다. 상기 시뮬레이션 장치는, 소정의 이상 온도, 상기 제1 저항기의 제1 저항 및 상기 서미스터의 온도와 저항 간의 상관관계가 기록된 데이터 테이블을 저장하도록 구성되는 메모리부; 상기 기준 전압을 측정하도록 구성되는 전압 센서; 상기 이상 온도, 상기 제1 저항, 상기 데이터 테이블 및 상기 기준 전압을 기초로, 상기 충전 IC가 상기 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 제어 전압을 결정하도록 구성되는 제어부; 및 상기 제어 전압을 상기 제3 단자에 출력하도록 구성되는 전압 생성부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 실행되는 경우, 제1 시뮬레이션 값을 생성하도록 구성된다.

상기 제어부는, 상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 미실행되는 경우, 제2 시뮬레이션 값을 생성할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 기준 전압이 소정의 임계 전압 미만인 경우, 상기 제어 전압의 결정을 보류할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 이상 온도를 상기 데이터 테이블에 대한 인덱스로 이용하여, 상기 데이터 테이블로부터 상기 이상 온도에 연관된 기준 저항을 결정할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 기준 전압, 상기 제1 저항 및 상기 기준 저항을 기초로, 상기 제어 전압을 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 하기의 수식 1을 이용하여, 상기 제어 전압을 결정하도록 구성될 수 있다.

<수식 1>

(V_REF는 상기 기준 전압, R₁은 상기 제1 저항, R_REF는 상기 기준 저항, V_{CTR_1}는 상기 제어 전압)

상기 이상 온도는, 상기 배터리에 대한 정상 온도 범위의 상한값보다 높거나 상기 정상 온도 범위의 하한값보다 낮을 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 단자와 상기 배터리의 양극 단자 간에 설치된 전류 센서에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 상기 전류 센서에 의해 측정된 전류를 기초로, 상기 온도 제어 기능의 실행 여부를 판정하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 시뮬레이션 장치는, 배터리 충전 컨트롤러의 온도 제어 기능을 진단하기 위한 것이다. 상기 배터리 충전 컨트롤러는, 배터리를 위한 충전 전압이 출력되는 제1 단자, 기준 전압이 출력되는 제2 단자 및 배터리의 온도 검출을 위한 제3 단자를 가지는 충전 IC; 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 간에 연결되는 제1 저항기; 상기 제3 단자와 접지 간에 연결되는 제2 저항기; 및 상기 제3 단자와 상기 접지 간에 연결되는 서미스터를 포함한다. 상기 시뮬레이션 장치는, 소정의 이상 온도, 상기 제1 저항기의 제1 저항, 상기 제2 저항기의 제2 저항 및 상기 서미스터의 온도와 저항 간의 상관관계가 기록된 데이터 테이블을 저장하도록 구성되는 메모리부; 상기 기준 전압을 측정하도록 구성되는 전압 센서; 상기 이상 온도, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 데이터 테이블 및 상기 기준 전압을 기초로, 상기 충전 IC가 상기 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 제어 전압을 결정하도록 구성되는 제어부; 및 상기 제어 전압을 상기 제3 단자에 출력하도록 구성되는 전압 생성부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 실행되는 경우, 상기 제1 시뮬레이션 값을 생성하도록 구성된다.

상기 제어부는, 상기 이상 온도를 상기 데이터 테이블에 대한 인덱스로 이용하여, 상기 데이터 테이블로부터 상기 이상 온도에 연관된 기준 저항을 결정할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 기준 저항과 상기 제2 저항의 병렬 합성 저항을 결정할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 기준 전압, 상기 제1 저항 및 상기 병렬 합성 저항을 기초로, 상기 제어 전압을 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 하기의 수식 2를 이용하여, 상기 제어 전압을 결정할 수 있다.

<수식 2>

(V_REF는 상기 기준 전압, R₁은 상기 제1 저항, R_PAR는 상기 병렬 합성 저항, V_{CTR_2}는 상기 제어 전압)

본 발명의 또 다른 측면에 따른 시뮬레이션 방법은, 상기 시뮬레이션 장치를 이용한다. 상기 시뮬레이션 방법은, 상기 기준 전압을 측정하는 단계; 상기 배터리 충전 컨트롤러가 상기 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 상기 제어 전압을 결정하는 단계; 상기 제3 단자에 상기 제어 전압을 출력하는 단계; 상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 실행되었는지 여부를 판정하는 단계; 상기 온도 제어 기능이 실행된 경우, 상기 제1 시뮬레이션 값을 생성하는 단계; 및 상기 온도 제어 기능이 미실행된 경우, 상기 제2 시뮬레이션 값을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 충전 컨트롤러가 배터리 온도 검출을 위한 전압 분배기의 양단에 공급되는 기준 전압과 서미스터 전압 간의 비율을 이용하여 배터리의 충전 중에 온도 제어 기능(예, 충전 차단을 통한 과열 보호)을 정상적으로 실행하는지를 진단할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 기준 전압과 제어 전압 간의 관계를 예시적으로 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 제1 실시예 및/또는 제2 실시예에 따른 시뮬레이션 장치를 이용한 시뮬레이션 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어부>와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 시뮬레이션 시스템(1)은, 배터리(BATT), 배터리 충전 컨트롤러(10) 및 시뮬레이션 장치(20)를 포함한다. 시뮬레이션 시스템(1)은, 스위치(2) 및 전류 센서(3)를 더 포함할 수 있다.

배터리(BATT)는, 예컨대 리튬 이온 셀과 같이 재충전 가능한 것일 수 있다.

배터리 충전 컨트롤러(10)는, 충전 IC(100), 제1 저항기(110) 및 서미스터(130)를 포함한다.

충전 IC(100)는, 단자들(P0~P3)을 포함한다. 단자(P0)는, 충전기로부터의 입력 전압(V_IN)을 수신한다. 단자(P1)는, 입력 전압(V_IN)에 의해 생성되는 충전 전압(V_CHG)을 출력한다. 단자(P2)는, 입력 전압(V_IN)에 의해 생성되는 기준 전압(V_REF)을 출력한다. 단자(P3)는, 기준 전압(V_REF)에 의한 서미스터 전압을 수신한다. 서미스터 전압은, 서미스터(130)의 양단에 걸친 전압을 지칭한다.

충전 IC(100)는, 단자(P4)를 더 포함할 수 있다. 단자(P4)는, 입력 전압(V_IN)에 의해 생성되는 스위칭 전압(V_SW)을 출력할 수 있다.

제1 저항기(110)는, 단자(P2)와 단자(P3) 간에 연결된다.

서미스터(130)는, 단자(P3)와 접지 간에 연결된다. 서미스터(130)는, 주위 온도에 따라 저항이 변화하는 소자이다. 서미스터(130)로는, 주위 온도가 높아질수록 저항이 감소하는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터를 이용할 수 있다.

기준 전압(V_REF)은, 제1 저항기(110)와 서미스터(130)의 직렬 회로에 인가된다. 제1 저항기(110)와 서미스터(130)의 직렬 회로는 전압 분배기로서 기능하므로, 기준 전압(V_REF)으로부터 분배된 서미스터 전압이 단자(P3)에 인가된다.

스위치(2)는, 단자(P1)와 배터리(BATT)를 연결하는 전류 라인(CL)에 설치된다. 스위치(2)는, 스위칭 전압(V_SW)에 의해 턴 온된다.

스위치(2)가 턴 온되어 있는 동안, 단자(P1)로부터의 충전 전압(V_CHG)이 스위치(2)를 통해 배터리(BATT)에 인가된다. 스위치(2)는, 릴레이, 전계효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor) 등과 같은 공지의 스위칭 기기들 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합함으로써 구현될 수 있다.

전류 센서(3)는, 전류 라인(CL)에 설치된다. 전류 센서(3)는, 전류 라인(CL)을 통해 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 나타내는 전류 신호를 제어부에게 전송할 수 있다.

시뮬레이션 장치(20)는, 메모리부(210), 전압 센서(220), 제어부(230) 및 전압 생성부(240)를 포함한다.

메모리부(210)는, 후술할 시뮬레이션 방법들을 실행하는 데에 필요한 프로그램 및 각종 데이터가 저장될 수 있다.

메모리는, 예컨대 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

메모리부(210)는, 소정의 이상 온도, 제1 저항 및 데이터 테이블을 저장한다.

소정의 이상 온도는, 배터리(BATT)가 정상 동작하는 온도 범위의 상한값보다 높거나 하한값보다 낮다.

제1 저항은, 제1 저항기(110)의 저항을 나타낸다.

데이터 테이블은, 서미스터(130)의 온도와 저항 간의 상관관계가 기록되어 있다.

전압 센서(220)는, 단자(P2)와 접지 간에 연결되어, 기준 전압(V_REF)를 측정하도록 구성된다. 전압 센서(220)는, 기준 전압(V_REF)을 나타내는 전압 신호를 제어부(230)에게 출력한다.

바람직하게는, 시뮬레이션 장치(20)가 전압 센서(220)를 이용하여 기준 전압(V_REF)을 측정하고 제어 전압(V_{CTR_1})을 단자(P3)에 출력하는 주기(예, 10m sec)는, 충전 IC(100)가 기준 전압(V_REF)과 단자(P3)에 인가되는 전압 간의 비율로부터 배터리(BATT) 온도를 검출하는 주기(예, 250m sec)보다 짧은 것이 좋다. 그 이유는, 기준 전압(V_REF)이 시간에 따라 크게 변화하는 중에도 온도 제어 기능을 적시에 실행하도록 유도하기 위함이다.

제어부(230)는, 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

제어부(230)는, 메모리부(210), 전압 센서(220) 및 전압 생성부(240)에 동작 가능하게 결합된다.

제어부(230)는, 이상 온도, 제1 저항, 데이터 테이블 및 기준 전압(V_REF)을 기초로, 제어 전압(V_{CTR_1})을 결정한다. 제어 전압(V_{CTR_1})은, 충전 IC(100)가 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 신호이다.

제어부(230)는, 이상 온도 및 데이터 테이블을 기초로, 기준 저항을 결정한다. 기준 저항은, 서미스터(130)의 온도가 이상 온도인 때의 서미스터(130)의 저항이다. 그 다음, 제어부(230)는, 하기의 수식 1을 이용하여, 제어 전압(V_{CTR_1})을 결정할 수 있다.

<수식 1>

수식 1에서, V_REF는 기준 전압, R₁은 제1 저항, R_REF는 기준 저항, V_{CTR_1}는 제어 전압이다.

도 2는 기준 전압과 제어 전압 간의 관계를 예시적으로 보여주는 그래프이다.

도 2에서, 직선(SL)은 기준 전압 V_REF과 제어 전압 V_{CTR_1} 간의 관계를 나타내고, V_TH는 소정의 임계 전압을 나타낸다.

제어부(230)는, 기준 전압 V_REF이 임계 전압 V_TH 미만인 경우에는, 제어 전압 V_{CTR_1}의 결정을 보류할 수 있다. 즉, 제어부(230)는, 기준 전압 V_REF이 임계 전압 V_TH과 같거나 더 큰 경우에 한하여 제어 전압 V_{CTR_1}의 결정할 수 있다. 그 이유는, 기준 전압 V_REF이 임계 전압 V_TH 미만인 것은, 충전 IC(100)에 의한 배터리 충전이 진행되고 있지 않음을 나타내기 때문이다. 또한, 기준 전압 V_REF이 임계 전압 V_TH 미만인 경우에는, 서미스터 전압이 상당히 낮아서 배터리(BATT) 온도를 정확하게 측정하기 어렵기 때문이기도 하다.

도 2와 함께 수식 1을 참조하면, 제1 저항 R₁은 배터리(BATT) 온도에 비의존적인 값이고, 기준 저항 R_REF는 데이터 테이블로부터 고유하게 결정되는 값이므로, 기준 전압 V_REF이 변화하더라도 기준 전압 V_REF과 제어 전압 V_{CTR_1} 간의 비율 즉, 직선(SL)의 기울기는 일정하게 유지될 수 있다.

전압 생성부(240)는, 제어부(230)로부터의 명령에 응답하여, 충전 IC(100)의 단자(P2)에 제어 전압(V_{CTR_1})을 출력한다. 즉, 전압 생성부(240)에 의해 단자(P3)와 접지 간에 제어 전압(V_{CTR_1})이 강제적으로 인가된다. 따라서, 시뮬레이션 장치(20)에 의한 진단 중에는, 서미스터(130)가 충전 컨트롤러(10)로부터 제거되어도 무방하다.

전압 생성부(240)로는, 예컨대 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등과 같은 공지의 직류 전압 생성 회로가 이용될 수 있다.

제어부(230)는, 전압 생성부(240)에 의해 단자(P3)에 제어 전압(V_{CTR_1})이 인가되는 동안, 충전 IC(100)에 의한 온도 제어 기능이 실행되는지 여부를 판정한다.

일 예로, 충전 IC(100)는 제어 전압(V_{CTR_1})이 단자(P3)에 인가된 것에 응답하여, 스위칭 전압(V_SW)의 듀티비를 감소시킬 수 있다. 따라서, 제어부(230)는, 제어 전압(V_{CTR_1})이 출력됨에 의해 전류 라인(CL)을 통해 흐르는 전류가 감소하는 경우 충전 IC(100)에 의해 온도 제어 기능이 실행된 것으로 판정하여 제1 시뮬레이션 값을 생성할 수 있다.

만약, 제어부(230)는, 제어 전압(V_{CTR_1})이 출력 중임에도 전류 라인(CL)을 통해 흐르는 전류가 일정하거나 오히려 증가하는 경우, 충전 IC(100)에 의해 온도 제어 기능이 미실행된 것으로 판정하여 제2 시뮬레이션 값을 생성할 수 있다.

각 시뮬레이션 값은, 시뮬레이션 장치(20)의 디스플레이 등을 통해 사용자에게 출력될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 제2 실시예는, 배터리 충전 컨트롤러(10)에 제2 저항기(120)가 추가되는 것이라는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 따라서, 이하에서 제2 실시예를 설명함에 있어서, 제1 실시예와 동일한 내용에 대하여는 반복된 설명은 생략하기로 한다.

제2 저항기(120)는, 단자(P3)와 접지 간에 연결된다. 즉, 제2 저항기(120)는, 서미스터(130)에 병렬 연결된다.

기준 전압(V_REF)은, 제1 저항기(110), 제2 저항기(120) 및 서미스터(130)에 의한 전압 분배기에 인가되고, 기준 전압(V_REF)으로부터 분배된 서미스터 전압이 단자(P3)에 인가된다.

메모리부(210)는, 제2 저항을 더 저장한다. 제2 저항은, 제2 저항기(120)의 저항을 나타낸다.

제어부(230)는, 이상 온도, 제1 저항, 제2 저항, 데이터 테이블 및 기준 전압(V_REF)을 기초로, 제어 전압(V_{CTR_2})을 결정한다. 제어 전압(V_{CTR_2})은, 충전 IC(100)가 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 신호이다.

제어부(230)는, 이상 온도 및 데이터 테이블을 기초로, 기준 저항을 결정한다. 기준 저항은, 서미스터(130)의 온도가 이상 온도인 때의 서미스터(130)의 저항이다.

그 다음, 제어부(230)는, 기준 저항과 기준 저항 간의 병렬 합성 저항을 연산한다. 그 다음, 제어부(230)는, 하기의 수식 1을 이용하여, 제어 전압(V_{CTR_2})을 결정할 수 있다.

<수식 2>

수식 2에서, V_REF는 기준 전압, R₁은 제1 저항, R_PAR는 병렬 합성 저항, V_{CTR_2}는 제어 전압을 나타낸다. 병렬 합성 저항 R_PAR은 아래의 수식 3과 같다.

<수식 3>

수식 3에서, R₂은 제2 저항, R_REF는 기준 저항을 나타낸다.

제2 저항 R₂은 배터리(BATT) 온도에 비의존적인 값이고, 기준 저항 R_REF는 데이터 테이블로부터 고유하게 결정되는 값이므로, 기준 전압 V_REF이 변화하더라도 기준 전압 V_REF과 제어 전압 V_{CTR_2} 간의 비율은 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 그래프는 제2 실시예에 따른 기준 전압 V_REF과 제어 전압 V_{CTR_2} 간의 관계에도 동일하게 적용될 수 있다.

전압 생성부(240)는, 제어부(230)로부터의 명령에 응답하여, 충전 IC(100)의 단자(P2)에 제어 전압(V_{CTR_2})을 출력한다.

전압 생성부(240)에 의해 단자(P3)와 접지 간에 제어 전압(V_{CTR_2})이 강제적으로 인가된다. 따라서, 시뮬레이션 장치(20)에 의한 진단 중에는, 제2 저항기(120) 및 서미스터(130)가 충전 컨트롤러(10)로부터 제거되어도 무방하다.

도 4는 제1 실시예 및/또는 제2 실시예에 따른 시뮬레이션 장치를 이용한 시뮬레이션 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 단계 S410에서, 제어부(230)는, 전압 센서(220)를 이용하여, 기준 전압(V_REF)을 측정한다.

단계 S420에서, 제어부(230)는, 기준 전압(V_REF)이 임계 전압(V_TH) 이상인지 여부를 판정한다. 단계 S420의 값이 "예"인 경우, 단계 S430으로 진행된다.

단계 S430에서, 제어부(230)는, 메모리부(210)를 이용하여, 충전 IC(100)가 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 제어 전압(V_{CTR_1}, V_{CTR_2})을 결정한다.

단계 S440에서, 제어부(230)는, 전압 생성부(240)를 이용하여, 단자(P3)에 제어 전압(V_{CTR_1}, V_{CTR_2})을 출력한다.

단계 S450에서, 제어부(230)는, 온도 제어 기능이 실행되었는지 여부를 판정한다. 단계 S450의 값이 "예"인 경우, 단계 S460으로 진행된다. 단계 S450의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S470으로 진행된다.

단계 S460에서, 제어부(230)는, 제1 시뮬레이션 값을 생성한다.

단계 S470에서, 제어부(230)는, 제2 시뮬레이션 값을 생성한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

1: 시뮬레이션 시스템
BATT: 배터리 2: 스위치 3: 전류 센서
10: 배터리 충전 컨트롤러
100: 충전 IC 110: 제1 저항기 120: 제2 저항기 130: 서미스터
20: 시뮬레이션 장치
210: 메모리부 220: 전압 센서
230: 제어부 240: 전압 생성부

Claims

배터리를 위한 충전 전압이 출력되는 제1 단자, 기준 전압이 출력되는 제2 단자 및 상기 배터리의 온도 검출을 위한 제3 단자를 가지는 충전 IC; 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 간에 연결되는 제1 저항기; 및 상기 제3 단자와 접지 간에 연결되는 서미스터를 포함하는 배터리 충전 컨트롤러의 온도 제어 기능을 진단하기 위한 시뮬레이션 장치에 있어서,
소정의 이상 온도, 상기 제1 저항기의 제1 저항 및 상기 서미스터의 온도와 저항 간의 상관관계가 기록된 데이터 테이블을 저장하도록 구성되는 메모리부;
상기 기준 전압을 측정하도록 구성되는 전압 센서;
상기 이상 온도, 상기 제1 저항, 상기 데이터 테이블 및 상기 기준 전압을 기초로, 상기 충전 IC가 상기 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 제어 전압을 결정하도록 구성되는 제어부; 및
상기 제어 전압을 상기 제3 단자에 출력하도록 구성되는 전압 생성부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 실행되는 경우, 제1 시뮬레이션 값을 생성하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 미실행되는 경우, 제2 시뮬레이션 값을 생성하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기준 전압이 소정의 임계 전압 미만인 경우, 상기 제어 전압의 결정을 보류하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 이상 온도를 상기 데이터 테이블에 대한 인덱스로 이용하여, 상기 데이터 테이블로부터 상기 이상 온도에 연관된 기준 저항을 결정하고,
상기 기준 전압, 상기 제1 저항 및 상기 기준 저항을 기초로, 상기 제어 전압을 결정하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
하기의 수식 1을 이용하여, 상기 제어 전압을 결정하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
<수식 1>

(V_REF는 상기 기준 전압, R₁은 상기 제1 저항, R_REF는 상기 기준 저항, V_{CTR_1}는 상기 제어 전압)
제1항에 있어서,
상기 이상 온도는, 상기 배터리에 대한 정상 온도 범위의 상한값보다 높거나 상기 정상 온도 범위의 하한값보다 낮은 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 단자와 상기 배터리의 양극 단자 간에 설치된 전류 센서에 동작 가능하게 결합되고,
상기 전류 센서에 의해 측정된 전류를 기초로, 상기 온도 제어 기능의 실행 여부를 판정하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
배터리를 위한 충전 전압이 출력되는 제1 단자, 기준 전압이 출력되는 제2 단자 및 배터리의 온도 검출을 위한 제3 단자를 가지는 충전 IC; 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 간에 연결되는 제1 저항기; 상기 제3 단자와 접지 간에 연결되는 제2 저항기; 및 상기 제3 단자와 상기 접지 간에 연결되는 서미스터를 포함하는 배터리 충전 컨트롤러의 온도 제어 기능을 진단하기 위한 시뮬레이션 장치에 있어서,
소정의 이상 온도, 상기 제1 저항기의 제1 저항, 상기 제2 저항기의 제2 저항 및 상기 서미스터의 온도와 저항 간의 상관관계가 기록된 데이터 테이블을 저장하도록 구성되는 메모리부;
상기 기준 전압을 측정하도록 구성되는 전압 센서;
상기 이상 온도, 상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 데이터 테이블 및 상기 기준 전압을 기초로, 상기 충전 IC가 상기 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 제어 전압을 결정하도록 구성되는 제어부; 및
상기 제어 전압을 상기 제3 단자에 출력하도록 구성되는 전압 생성부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 실행되는 경우, 상기 제1 시뮬레이션 값을 생성하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 이상 온도를 상기 데이터 테이블에 대한 인덱스로 이용하여, 상기 데이터 테이블로부터 상기 이상 온도에 연관된 기준 저항을 결정하고,
상기 기준 저항과 상기 제2 저항의 병렬 합성 저항을 결정하고,
상기 기준 전압, 상기 제1 저항 및 상기 병렬 합성 저항을 기초로, 상기 제어 전압을 결정하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
하기의 수식 2를 이용하여, 상기 제어 전압을 결정하도록 구성되는 시뮬레이션 장치.
<수식 2>

(V_REF는 상기 기준 전압, R₁은 상기 제1 저항, R_PAR는 상기 병렬 합성 저항, V_{CTR_2}는 상기 제어 전압)
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 상기 시뮬레이션 장치를 이용한 시뮬레이션 방법에 있어서,
상기 기준 전압을 측정하는 단계;
상기 배터리 충전 컨트롤러가 상기 온도 제어 기능을 실행하도록 유도하는 상기 제어 전압을 결정하는 단계;
상기 제3 단자에 상기 제어 전압을 출력하는 단계;
상기 제어 전압이 상기 제3 단자에 출력됨에 의해 상기 온도 제어 기능이 실행되었는지 여부를 판정하는 단계;
상기 온도 제어 기능이 실행된 경우, 상기 제1 시뮬레이션 값을 생성하는 단계; 및
상기 온도 제어 기능이 미실행된 경우, 상기 제2 시뮬레이션 값을 생성하는 단계를 포함하는 시뮬레이션 방법.