KR920006894Y1 - 전지의 잔존 용량 검출 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전지의 잔존 용량 검출 장치

제1도는 종래 전지의 방전 전류의 대소의 차이에 의한 경보 검지 레벨의 관계를 도시한 도면.

제2도는 본 고안의 일실시예를 도시한 블록도.

제3도는 본 고안의 전지의 방전 전류의 대소의 차이에 의한 경보 검지 레벨의 관계를 도시한 도면.

제4도는 제2도에 도시한 전류 측정 회로, 전압 측정 회로 및 비교 회로를 디지탈로 구성한 경우의 상세 블록도.

제5도는 제2도에 도시한 전류 측정 회로, 전압 측정 회로 및 비교 회로를 아날로그로 구성한 경우의 상세 블록도.

제6도는 전지 전압을 변환해서 전지 전류와 비교하는 경우의 회로도.

제7도는 전지 전압을 보정하는 경우에 사용되는 함수를 도시한 그래프.

제8도는 전지 전류 및 전지 전압의 양쪽을 변환하여 비교하는 경우의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전지 2 : 전류 측정 회로

3 : 전압 측정 회로 4 : 비교회로

5 : 전류 검출 저항 6 : 부하

7, 9 : 라인 11 : A/D 콘버터

13 : 연산 회로 15 : ROM

17 : 중앙처리장치 19 : RAM

21, 29 : 작동증폭기 23 : FET

25, 27 : 저항 33 : 보정회로

31 : 비교용 작동 증폭기 37 : 저항

본 고안은 전지의 잔존 용량 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전지를 사용하는 기기에서는 기기 사용중에 전지의 잔존 용량이 어떤값 이하가 되었을 때 경보를 나타낼 경우가 있다. 그 경우, 전지의 단자전압을 검출하고, 검출 전압파 기준 전압을 비교하고, 검출 전압이 기준 전압 이하로 될 때 경보를 내고 있다. 이 경우의 경보로서는 예를들면 음이나 인디케이터 램프 또는 디스플레이 화면상에서의 점멸 표시가 있다.

그러나, 제1도에 도시된 바와 같이 전지의 단자 전압은 방전 전류의 대소(부하의 변동)에 의하여 크게 변화한다. 따라서, 소비 전류 변동(부하의 변동)이 큰 기기에서는 전지의 방전 전류가 작을 경우, 전지의 잔존용량이 극단적으로 낮아지지 아니하면 경보가 출력되지 않는다. 한편, 전지의 방전 전류가 클 경우에는, 전지의 잔존 용량이 아직 상당량이 남아 있음에도 불구하고 경보가 출력된다. 따라서, 전지의 단자 전압을 검출레벨 전압과 비교하는 것만으로는 전지의 잔존 용량을 정확히 검출함 수 없는 결점이 있다.

또, 종래 기술로서 미합중국 특허 제 4,587,640호(발명자 : 사이토 유이치, 양수인 : 도시바)가 있다. 이 미합중국 특허 제 4,587,640호에 기재된 카세트 테이프 세미콘덕터 메도리 장치는 RAM과 백업 밧데리를 가지고 있으며, 코넥터를 통하여 데이타 프로세서의 본체와 접속된다. 이 카세트를 전원이 온 상태로 되어 있는 본체의 코넥터에 삽입할 때에는 발생하는 전압이 감시된다.

정규의 전압 이외의 전압이 검출되면 RAM에의 엑세스가 금지되고 스텐바이 상태가 설정된다. 즉 카세트내에 설치된 전압 감시 회로는 데이타 처리 장치 본체로부터 공급되는 전력 라인의 전압이 정상 값으로 상승한것을 검출했을 때 허용 신호를 출력하도록 구성된다. 그러나 이 종랠 기술에서는 전력 라인의 소비 전력의 변화가 고려되지 아니한다.

"컴퓨터 시스템에서 사용되는 내장형 마이크로 컴퓨터를 갖는 전원 장치"(발명자 : 야마사끼 다꾸마와, 사이토 유이치, 1986년 12월 26일에 일본국 특허청에 출원된 특허 출원 제345314호에 따라 미합중국 특허청에 1987년 12월 17일자로 출윈됨)에는 마이크로 컴퓨터를 내장하고, 컴퓨터 시스템과 통신을 실시하므로써 컴퓨터 시스템의 퇴피 동작을 확인하고, 확인 종료후, 전원의 공급을 차단할 수 있는 컴퓨터 시스템용 전원 장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기 출원에서는 방전 전류의 크기에 따라 전지의 잔존 용량의 검지 레벨을 변경하는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않다.

본 고안의 목적은 정확하고 간단하게 전지의 잔존 용량을 검출할 수 있는 전지의 잔존 용량 검출 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 전지의 잔존 용량 검출 장치는 전지 전류를 측정하고 이 전지전류 값에 비례하는 신호를 출력하는 전지 전류 측정 수단과, 전지 전압을 측정하여 이 전지 전압에 비례하는 신호를 출력하는 전압 측정 수단과, 상기 전지 전류에 비례하는 신호 및 상기 전지 전압에 비례하는 신호의 어느 한쪽을 상기 전지의 방전 특성에 합치한 값으로 변환하는 변환 수단과, 상기 변환된 값을 상기 측정된 전지 전압에 비례하는 신호 및 측정된 전지 전류에 비례하는 신호의 어느 한쪽과 비교하고 그 비교 신호를 출력하는 비교 수단을 구비하고 있다.

본 고안에 의하면 전지의 방전 전류의 크기에 의하여 잔존 용량을 검출하기 위한 기준이 되는 전지의 단자 전압 레벨을 변경시킬 수 있으므로 정확하고 간단히 전지의 잔존 용량을 검출할 수가 있다.

이하 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안의 일실시예를 도시하는 블록도이다.

제2도에 있어서, 전지(1)와 직렬로 전류 측정 회로(2)가 접속된다. 또 전지(1)와 병렬로 전압 측정 회로(3)가 접속된다. 전류 측정 회로(2)는 전지(1)의 전류 I를 전지의 내부 임피던스에 따른 어떤 값(변환 전압치)으로 변환하여 신호 V_LOW로서 출력한다. 전압 측정 회로(3)는 전지의 전압 신호 V를 출력한다, 변환 전압 신호 V_LOW및 전압 신호 V는 각각 비교 회로(4)에 공급된다. 비교 회로(4)는 변환 전압 신호 V_LOW및 전압 신호 V를 비교하고, 전압 신호 V가 변환 전압 신호 V_LOW보다 작을 때 전지의 잔존 용량이 적어졌다고 판단하여 경보 신호를 출력한다. 이 경보 신호는 예를들면 도시를 생략한 데이타 처리 장치로 공급된다. 데이타 처리장치는 이 경보 신호에 응답해서 스피커로부터 경보를 발신하거나, 표시 장치에 점멸 표시를 하거나, 또는 전용 인디케이터 램프를 점등한다.

전지 전류 I는 제3도에 도시한 바와 같이 전지의 내부 임피던스에 따르는 함수(V_LOW=f (I) )에 따라 변환된다. 따라서 측정된 전지 전류 I 의 값에 따라 변환되는 값 V_LOW를 달리할 수 있다. 다시 말하면 전지(1)로부터 유출되는 전류값 I 에 따사 전지(1) 의 잔존 용량을 판단하기 위한 검출 전압 값을 변경할 수 있으므로 전지(1)의 방전 전류 값에 관계없이 일정 전류의 잔존 용량(제3도의 C_LB)을 검출할 수 있다.

함수 f (I) 는 전지(1)의 방전 특성에 적합한 함수이다. 이 함수는 전지(1)의 전지 전압이 잔존 용량에 따라 어떻게 변하는지를 수식으로 표현한 것이다,

그러나, 단자 전압은 잔존 용량의 함수인 동시에 방전 전류의 함수이므로 단자 전압만으로는 전지의 잔존용량이 어떤 레벨 이하로 되었는지[즉 저밧데리 (low battery)]를 정확히 검출할 수 없다.

방전 용량을 h(=방전 전류의 시간 적분치 ∫Idt), 저밧데리를 검지할 방전용량치를 h_LOW로, 전지 단자 전압을 V_T, 방전 전류를 I로 하면 전지 단자 전압은 등가적으로 V_T=f₁( I,h )…(1)로 표기된다.

따라서, 저밧데리를 검지할 시점에서의 단자 전압은 V_T=f_l( I, h_LOW)…f₂( I )로 표기된다.

단, h_LOW는 어떤 일정값). 참고로 V_LOW V_T의 경우 저밧데리로 간주한다. 따라서 V_LOW(저밧데리로 간주하는 전지의 단자 전압)은 V_LOW V_T= f₁(I, h_LOW)…f₂( I ) = f( I )가 된다.

따라서, 이 값과 측정한 전지의 단자 전압 V를 비교함으로써 V_LOW= f(I)V의 경우에 저밧데리로 간주할 수가 있다.

이하에 f( I )의 예를 든다, f( I )를 I의 1차 함수로 표현하면 f( I )=a-bI가 된다.

이때 a는 전지의 기전력에 관한 계수, b는 전지의 내부 저항에 관한 계수이다, 또 전지의 내부 임피던스가 방전 전류에 의하여 변화할 경우는 f( I )=a-f₃( I )가 된다.

즉, 저밧데리를 검지하려는 전지의 종류, 메이커 또는 방전 전류의 변동의 대소(부하변동), 및 저밧데리의 검지의 정확도에 따라 고려할 항목도 증감한다.

따라서, 본 실시예에서는 설명을 간소화하기 위하여 V_LOW= f( I )의 함수를 사용하여 표현한다.

제4도는 제2도에 도시하는 실시예의 구체적인 블록도이다. 제4도에서는 부하(6)와 전지(1)와 전류 검출 저항(5)과의 직렬 회로가 구성된 것을 예시한다. 전지(1)의 방전 전류는 전류 검출 저항(5)에 의하여 라인(7)을 개재하여 아날로그/디지탈 변환기(이하 A/D 콘버터로 호칭한다) (11)의 한쪽의 입력 단자에 공급된다. 또, 전지(1)의 전압은 라인(9)을 개재하여 A/D 콘버터(11)의 제2입력 단자에 공급된다. 다시 A/D 콘버터(11)는 제1 및 제2입력 단자에 공급된 아날로그 전류 값 및 전압 값을 디지탈 값으로 변환하여 연산 회로(13)에 공급한다. 연산 회로(13)는 중앙처리장치(CPU)(17)와, (CPU)(17)에 접속된 판독 전용 메모리(ROM)(15)와,(CPU)(17)에 접속된 랜덤 액세스 메모리(RAM)) (19)로 구성된다. 연산 회로(13)와 A/D 콘버터(11)는 예컨대, 도시바사제품, 4비트 마이크로 컴퓨터 TMP 47C 44OAF로 구성할 수 있다. 연산 회로(13)는 입력된 전류를 상기한 전지(1)의 내부 임피던스에 따른 함수 V_LOW= f( I )에 따라 변환 전압 신호 V_LOW로 변환한다. 그후, 변환전압 신호 V_LOW측정 전압 V를 비교하여 V_LOW V의 경우 저밧데리로 판단한다.

또, 상기의 변환에서는 보정 함수 V_LOW= f( I )를 사용해서 그때마다 전류 I를 V_LOW로 변환했으나, ROM(11)에 상기 보정 함수에 따라 계산한 값을 ROM(15)에 테이블(전류-변환 값)의 형으로 기억해 놓고, 이 테이블을 참조함으로써 상기 변환 전압 신호를 구하도록 해도 좋다.

제4도의 실시예에서는 측정한 아날로그 전류를 디지탈 값으로 변환한 후 그 변환된 값을 비교했다. 제5도는 본 고안의 다른 실시예를 도시한다. 제5도의 실시예에서는 아날로그 그대로 변환(보정) 및 비교를 실시한다, 제5도에 있어서 제4도와 동일 부분은 동일 부호를 부여한다. 전류 검출 저항(5)을 개재하여 전지(1)의 방전전류가 작동 증폭기(21)의 부입력 단자에 공급된다.

이 작동 증폭기(21)의 출력은 전계 효과 트랜지스터(FET)(23)을 개재하여 저항(25,27)과 작동 증폭기(29)로 구성되는 보정 회로(33)에 공급된다. 이 보정회로(33)에 의하여 V_LOW= f( I )에 따르는 변환이 실행된다. 보정 회로(33)에서 출력되는 변환 전압 신호 V_LOW는 비교용 작동 증폭기(31)의 부입력 단자에 공급된다.

한편, 저항(35)과 저항(37)과의 분압 V가 작동 증폭기(31)의 정입력 단자에 공급된다. 그 결과 작동 증폭기(31)는 V_LOW V가 되면 저밧데리 신호를 출력한다. 제5도에 도시하는 실시예는 제4도에 도시하는 실시예에서 얻어지는 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기의 실시예에서는 전지(1)의 방전 전류를 전지의 내부 임피던스에 따르는 보정 함수 V_LOW= f( I )에 따라서 변환 전압 값으로 변환했으나, 제6도에 도시된 바와 같이 전지(1)의 방전 전압을 전지(1)의 내부 어드미턴스에 따르는 보정 함수에 의해 변환 전류 값으로 변한하고, 이 변환 전류 값을 전지(1)의 방전 전류( I )와 비교하여도 좋다. 전지의 방전 전압에 대하여 보정을 가하는 방법은 전지의 방전 전류에 대하여 보정을 가하는 방법과 동일하다.

즉, (1)식 V_LOW= f₁( I,h )를 변형하면, I = g₁(V_T,h), V_LOW= g₁(V_T, h_LOW= g₂(V_T)로 표시된다.

1차 함수의 경우는, V_T= f( I ) = a-bI 이므로 이것을 변형하면 V_LOW= g₂(V_T) =a/b-V_T/b = a'-b'V…(2) 가 된다.

상기 (2)식에 따른 그래프는 제7도와 같다. 따라서, a'는 단락 전류에 관한 계수이고, b'는 전지의 어드미턴스에 관한 계수이다. 상기 (2)식에 따라 제4도 및 제5도의 어느 하나의 회로를 사용해서 전지(1)의 측정 전압을 변환 전류 값 I_LOW로 변환하고, 이 변환 값과 전지(1)의 방전 전류 I 를 비교하여, I_LOW> I 일때 저밧데리로 판단한다.

제8도는 본 고안의 또 다른 실시예를 도시한다.

제8도에 측정한 전지 전압을 어떤 변환 값 S_V로 변환하며, 이들 양자를 비교기(4)에 의하여 비교한다. 이 경우, 변환 값은 전지의 종류나 성능, 전지 메이커나 제출한 특성표에 따라서 결정하게 된다. 이들의 변환값은 ROM(15)에 테이블의 형으로 미리 기억해 놓으면 좋다. 또는 제5도에 도시한 실시예와 같이 디스크 리트에 회로를 구성할 수도 있다.

Claims (9)

1. 전지 전류를 측정하는 전류 측정기(2)와 전지 전압을 측정하는 전압 측정기(3)와, 상기 전류 측정기(2)에 의해 측정된 전지 전류 값(I)과 상기 전압 측정기(3)에 의해 측정된 전지 전압 값(V)의 어느 한쪽을 전지(1)의 방전특성에 대응하게 변환하는 변환 회로(13,33)와, 상기 변환 회로(13,33)에 의해 변환된 값(V_LOW, I_LOW, S_I, S_V)을 상기 전지 전압 값(V) 및 상기 전지 전류 값( I )의 다른 쪽과 비교하고, 그 비교 결과를 전지의 잔존 용량 검출 신호로서 출력하는 비교기(4,13,31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 변환 회로(13,33)는 상기 전류 측정기(2)에 의해 측정된 상기 전지 전류 값( I )을 상기 전지(1)의 내부 임피던스에 따라 변환 전압 값(V_LOW)으로 변환하고, 상기 비교기(4,13,31)는 상기 변환전압 값(V_LOW)과 상기 전압 전압 값(V)과 비교하는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 변환회로(13,33)는 상기 전압 측정기(3)에 의해 측정된 상기 전지 전압 값(V)을 상기 전지(1)의 내부 어드미턴스에 따라 변환 전류 값(V_LOW)으로 변환하고, 상기 비교기(4,13,31)는 상기 변환 전류 값(V_LOW)과 상기 전지 전류값( I )을 비교하는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전지 전류 값( I )과 상기 전지 전압 값(V)은 아날로그/디지탈 변판기(11)에 의해 아날로그 값으로부터 디지탈 값으로 각각 변환되어 상기 변환회로(13)에 입력되는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 변환 회로(13)는 중앙치리장치(17)와, 판독 전용 메모리(15)와, 랜덤 액세스 메모리(19)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 비교 회로(13)는 상기 아날로그/디지탈 변환기(11)를 거쳐 입력된 상기 전지 전류값( I )을 상기 전지(1)의 내부 임피던스에 따라 상기 변환 전압 값(V_LOW)으로 변환하는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 변환 회로(13)는 상기 아날로그/디지탈 변환기(11)를 거쳐 입력된 상기 전지 전압값(V)을 상기 전지(1)의 내부 어드미턴스에 따라 상기 변환 전류 값( I_LOW)으로 변환하는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 전지 전류값( I )은 작동 증폭기(21) 및 전계효과 트랜지스터(23)를 거쳐 상기 변환회로(31)에 입력되는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 변환 회로(31)는 상기 작동 증폭기(21) 및 상기 전계효과 트랜지스터(23)를 거쳐 입력되는 상기 전지 전류 값( I )을 변환 전압 값(V_LOW)으로 변환하는 작동 증폭기(29)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지의 잔존 용량 검출장치.