WO2019088404A1 - 배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기 - Google Patents

배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기 Download PDF

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Definitions

  • the embodiment relates to a battery charge amount display method and a battery pack and an electronic apparatus for performing the method.
  • a secondary cell is a cell that can alternately repeat charging and discharging.
  • the secondary battery can be discharged by converting chemical energy into electrical energy, and if the electrical energy is charged in the discharged state, it can be stored again in the form of chemical energy.
  • the secondary battery is composed of a battery pack in combination with the charge / discharge circuit. Charging by an external power source and discharging to an external load are performed through a pack terminal provided in the battery pack.
  • the user experiences a gradual decrease in the amount of charge of the battery, even though the charger is connected, and experiences a failure to charge to 100%, which sometimes leads to a failure of the charger or the product.
  • a technical problem to be solved through the embodiments is to provide a method of displaying a charged amount of a battery which eliminates a situation in which a user suspects a failure of a charger or a product due to a charging inhibition period after a full charge and improves a user's sensory- A battery pack, and an electronic apparatus.
  • a battery pack detects a charged amount of the battery and the battery, sets the indicated charged amount to the charged amount when the charged amount of the battery is less than the first threshold, And setting the indicated charged amount as shown in Equation (1) if the difference is equal to or greater than the first threshold value.
  • Equation (1) the actual charge amount is the charge amount of the battery.
  • the battery management system may set the indicated charged amount to a full charge state if the charged amount is greater than or equal to the second threshold value, and the second threshold value may be greater than the first threshold value.
  • the battery management system determines that the battery satisfies the full charge condition if the charged amount is equal to or greater than the third threshold value and prohibits charging of the battery and the third threshold value may be greater than the second threshold value.
  • the battery management system may prohibit charging of the battery until the charged amount reaches the second threshold and resume charging the battery when the charged amount reaches the second threshold.
  • the correction factor may increase as the charged amount increases.
  • the battery management system may adjust the first threshold value or the second threshold value according to the deterioration state of the battery.
  • the battery management system may adjust the first threshold value or the second threshold value so that the value decreases as the deterioration of the battery progresses.
  • the battery management system may adjust the first threshold value or the second threshold value according to the temperature of the battery.
  • the battery management system may adjust the first threshold value or the second threshold value as the temperature increases.
  • the battery management system may transmit the notified charge amount to the controller of the electronic apparatus so that the battery charging state is displayed in correspondence with the noticed charge amount in the electronic apparatus.
  • an electronic apparatus comprising: a display; and a battery pack mounted on the electronic device, the battery pack receiving the charge amount of the battery in the battery pack, and when the charge amount of the battery is less than the first threshold, And a controller for setting the indicated charged amount as shown in Equation (2) if the charged amount of the battery is equal to or greater than the first threshold value, and displaying the charged state of the battery on the display corresponding to the indicated charged amount.
  • Equation (2) the actual charge amount is the charge amount of the battery.
  • the controller sets the indicated charged amount to a full charge state if the charged amount is equal to or greater than the second threshold value and determines that the battery satisfies the full charge condition if the charged amount is equal to or greater than the third threshold
  • the second threshold value may be greater than the first threshold value
  • the third threshold value may be greater than the second threshold value
  • the battery pack is prohibited from being charged until the charged amount reaches the second threshold, and charging of the battery can be resumed when the charged amount reaches the second threshold.
  • the controller may adjust the first threshold value or the second threshold value based on at least one of a deterioration state of the battery and a temperature of the battery.
  • a method of displaying a charged amount of a battery of an electronic device comprising: detecting a charged amount of the battery mounted on the electronic device; setting the indicated charged amount to the charged amount when the charged amount of the battery is less than the first threshold; Setting the indicated charged amount as shown in Equation (3) if the charged amount of the battery is equal to or greater than the first threshold value, and displaying the charged state of the battery in correspondence with the indicated charged amount.
  • Equation (3) the actual charge amount is the charge amount of the battery.
  • the method of displaying the charged amount of the battery further includes setting the indicated charged amount to a full charge state if the charged amount is equal to or greater than the second threshold value, and the second threshold value may be larger than the first threshold value.
  • the charging of the battery is prohibited until the charged amount reaches the second threshold value when the charged amount is equal to or greater than the third threshold and the battery is determined to satisfy the full charge condition, And resuming charging of the battery when the charged amount gradually decreases to reach the second threshold, wherein the third threshold may be greater than the second threshold.
  • the method may further include adjusting the first threshold value or the second threshold value based on at least one of a deterioration state and a temperature of the battery.
  • the adjusting may include decreasing the first threshold or the second threshold as the deterioration of the battery progresses or as the temperature increases.
  • the embodiment it is possible to eliminate the situation in which the user doubts the failure of the charger or the product due to the charge inhibition period after the battery is fully charged, and improve the sensory-charge speed of the user.
  • FIG. 1 schematically shows an electronic apparatus according to an embodiment.
  • Fig. 2 shows the correlation between the actual charge amount, the noticed charge amount, and the correction rate of the battery in the electronic device according to the embodiment.
  • FIG. 3 schematically shows a charging control method of the battery management system according to the embodiment.
  • FIG. 4 schematically shows the relationship between the indicated charging amount displayed in the electronic device according to the embodiment and the actual charging amount of the battery.
  • FIG. 5 schematically shows a method of displaying the charged amount of the electronic device according to the embodiment.
  • Electrical connection of two components includes not only direct connection of two components but also connection between two components via different components.
  • Other components may include switches, resistors, capacitors, and the like.
  • the expression " connection " means that the connection is electrically connected when there is no expression of direct connection.
  • FIG. 1 schematically shows an electronic apparatus according to an embodiment.
  • Fig. 2 shows the correlation between the actual charge amount, the noticed charge amount, and the correction rate of the battery in the electronic device according to the embodiment.
  • an electronic device 10 may include a battery pack 11, a controller 12, and a display 13.
  • the battery pack 11 may include a battery 111 and at least one battery management system 112.
  • the battery management system 112 includes at least one cell connected in series or parallel to each other.
  • 'cell' represents each secondary cell
  • 'battery' represents that at least one cell is connected in series or parallel and modularized.
  • the present invention is not limited thereto and the BMS 112 may be installed outside the battery pack 11, It may be located in the controller 12 of the electronic device 10.
  • the BMS 112 continuously outputs information related to the state of the battery 111 such as voltage, current, and temperature of the battery 111 through a voltage sensor (not shown), a current sensor (not shown), a temperature sensor And the charge capacity of the battery 111 can be obtained based on the detection result.
  • the BMS 112 may set a battery charging state (hereinafter referred to as a "notated charging amount") displayed through the display 13 of the electronic device 10.
  • a battery charging state hereinafter referred to as a "notated charging amount”
  • the BMS 112 can set the indicated charging amount of the battery 111 as shown in Equation 1 below if the charged amount of the battery 111 is less than the first threshold.
  • the BMS 112 determines whether or not the displayed charge amount displayed on the display 13 of the electronic device 10 is equal to or less than the actual charge amount of the battery 111 And the like can be set.
  • the BMS 112 can set the indicated charging amount of the battery 111 as shown in the following Equation 2 if the charged amount of the battery 111 (actual charging amount) is equal to or greater than the first threshold value and smaller than the second threshold value.
  • the correction rate can be expressed by the following equation (3).
  • Correction rate 1 + ((100 / second threshold) - 1) / (second threshold - first threshold) x (actual charge - first threshold)
  • the correction rate is maintained at 1 until the actual charge amount of the battery 111 reaches the first threshold value (for example, 50%), as shown in FIG. 2 , And if the actual charge amount of the battery 111 exceeds the first threshold, the charge amount of the battery 111 is set to increase as the charge amount of the battery 111 increases.
  • the correction rate when the actual filling rate is 60% is approximately 1.01
  • the correction rate when the actual filling rate is 90% is approximately 1.036.
  • the BMS 112 can set the written charge amount of the battery 111 to 100% corresponding to the full charge state if the charged amount of the battery 111 (the actual charged amount) is equal to or greater than the second threshold value.
  • the BMS 112 may control charging / discharging of the battery 111 based on the charged amount of the battery 111.
  • the BMS 112 can stop the charging of the battery 111 if the charged amount of the battery 111 satisfies the full charge condition while the battery 111 is being charged.
  • the BMS 112 can determine that the charged amount of the battery 111 satisfies the full charge condition if the charged amount of the battery 111 is equal to or greater than the third threshold value.
  • the BMS 112 can resume (or permit) the charging of the battery 111 when the charging amount of the battery 111 satisfies the pre-charging start condition under the condition that the charging of the battery 111 is prohibited have. If the charge amount of the battery 111 is lower than the second threshold value in a state where charging of the battery 111 is prohibited before full charging, the BMS 112 satisfies the charging start amount condition of the battery 111 It can be judged.
  • the first threshold may be set lower than the second and third thresholds, and the second threshold may be set lower than the third threshold.
  • the first, second, and third thresholds may be set to 50%, 96%, and 99%, respectively.
  • the first, second, and third threshold values can be changed in accordance with the battery 111 status.
  • the BMS 112 continuously monitors the current, voltage, temperature, etc. of the battery 111 to acquire the deteriorated state of the battery 111, and based on the deterioration state, at least one of the first, Can be changed.
  • the BMS 112 may control at least one of the first, second, and third thresholds so that the value decreases as the battery 111 deteriorates.
  • the BMS 112 may change the value of at least one of the first, second, and third thresholds according to the temperature of the battery 111.
  • the charged amount of the battery 111 can be estimated differently depending on the temperature of the battery 111 (battery temperature or ambient temperature) even if the actual charged state of the battery 111 is the same. Accordingly, the BMS 112 can control at least one of the first, second, and third thresholds so that the value decreases as the current temperature of the battery 111 increases.
  • the BMS 112 can communicate with the controller 12 of the electronic device 10. For example, the BMS 112 may transmit the actual charge amount and the marked charge amount of the battery 111 to the controller 12. [
  • the controller 12 can display the battery charge status on the display 13 based on the notified charging amount received from the BMS 112.
  • the present invention has been described with reference to the case where the function of setting the notional charge amount based on the charged amount of the battery 111 is performed by the BMS 112, the present invention is not limited thereto,
  • the function of setting the marked charge amount based on the charged amount of the battery 111 may be performed by the controller 12 of the electronic device 10.
  • the electronic device 10 can receive the actual charge amount of the battery 111 from the BMS 112, and calculate the indicated charge amount based on the actual charge amount.
  • FIG. 3 schematically shows a method of controlling the charge of the battery pack according to the embodiment.
  • the BMS 112 starts charging the battery 111 as a charger (not shown) is connected to the battery 111 (S101, see point t0 in FIG. 4).
  • the BMS 112 continuously detects the voltage, current, temperature, etc. of the battery 111 for charging / discharging control while the charging is continued, and estimates the charged amount of the battery 111 based on the voltage, current, and temperature.
  • the BMS 112 When the battery 111 reaches the full charge condition, that is, when the charged amount of the battery 111 reaches the third threshold value (S102), the BMS 112 performs charging to prevent the battery 111 from being overcharged (S103, see section t2 to t3 in Fig. 4).
  • the BMS 112 determines that the battery 111 is in a fully charged state and charging is prohibited and the battery 111 satisfies the pre-charge condition, that is, when the charged amount of the battery 111 is lower than the second threshold (S104) and the charging of the battery 111 is resumed (S105, see point t3 in Fig. 4).
  • the BMS 112 repeatedly performs the charging, the prohibition of charging, and the resumption of charging through steps S102 to S105 until the charger is separated from the battery pack 11 (S106) When fully separated, the charging of the battery 111 is terminated (S107).
  • FIG. 5 schematically shows a method of displaying the charged amount of the battery in the electronic device according to the embodiment.
  • the BMS 112 starts charging the battery 111 as a charger (not shown) is connected to the battery 111 (S201, see point t0 in FIG. 4).
  • the BMS 112 continuously detects the voltage, current, temperature, etc. of the battery 111 for charging / discharging control while the charging is continued, and estimates the charged amount of the battery 111 based on the voltage, current, and temperature.
  • the BMS 112 sets the display charge amount of the battery 111 as the actual estimated amount (S203).
  • the BMS 112 applies a correction rate to the charged amount of the battery 111 (S205, section t0-t1 in Fig. 4).
  • the indicated charge amount is set to a full charge state, for example, 100% (S206,
  • the display charge amount set as described above is transmitted to the controller 12 of the electronic device 10 together with the actual charge amount of the battery 111.
  • the controller 12 receives the battery charge status from the BMS 112 and displays the battery charge status on the screen of the electronic device 10 through the display 13 on the basis of the written charge amount of the battery 111 (S207).
  • the electronic device when the battery satisfies the full charge condition and charging is prohibited, even if the charge amount of the battery is reduced due to the self-discharge characteristic of the battery and the power consumption of the protection circuit, Display in all states. Accordingly, even when the charger is connected, the displayed charging amount decreases, thereby eliminating the situation where the user suspects the failure of the charger or the product.
  • the electronic device can improve the bodily sensation charging speed of the user by displaying the indicated charging amount in advance in a fully charged state before the battery satisfies the full charging condition. Further, it has a function of hiding the situation where the charged amount of the battery is corrected to a large extent at a time when the battery is out of the full charge state due to the charge amount calculation error at the time of full charge detection, thereby improving the reliability of the product felt by the user .

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Abstract

배터리 팩은, 배터리, 및 상기 배터리의 충전량을 검출하며, 상기 배터리의 충전량이 제1임계치보다 작으면 표기 충전량을 상기 충전량으로 설정하고, 상기 배터리의 충전량이 상기 제1임계치 이상이면 상기 표기 충전량을 하기 수학식1과 같이 설정하는 배터리 관리 시스템을 포함할 수 있다. [수학식 1] 표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율 = 실제 충전량 × (1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치))) 상기 수학식 1에서, 상기 실제 충전량은 상기 배터리의 충전량이다.

Description

배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기
실시 예는 배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기에 관한 것이다.
2차 전지(secondary cell)는 충전과 방전을 교대로 반복할 수 있는 전지를 말한다. 2차 전지는 화학적(chemical) 에너지를 전기적(electrical) 에너지로 변환시켜 방전할 수 있으며, 역으로 방전된 상태에서 전기 에너지를 충전하면 이를 화학 에너지의 형태로 다시 저장할 수 있다.
2차 전지는 그 충방전 회로와 결합하여 배터리 팩으로 구성되며, 배터리 팩에 구비된 팩 단자를 통해 외부 전원에 의한 충전과 외부 부하로의 방전이 이루어진다.
2차 전지로 구성된 배터리 팩을 사용하는 제품들 중 상당수는 배터리의 잔여 충전량을 1% 단위로 0% ~ 100% 범위 내에서 표시하기도 한다. 통상적으로 이러한 제품들은 배터리의 충전 상태가 소정의 조건을 만족하면, 과충전 방지를 위해 충전을 차단하고 배터리의 잔여 충전량을 100%로 표시한다. 그리고, 이후 배터리 팩의 충전량이 일정 수준(예를 들어, 96%) 이하로 낮아지면 충전이 재개된다. 따라서, 충전기가 연결되어 있는 상태로 제품을 오랜 시간 사용하는 경우, 만충전으로 충전이 금지된 상태에서 2차 전지의 자가방전 특성과 배터리 팩에 내장되어 있는 보호회로의 소비 전류로 인해 배터리의 충전량이 감소하여, 충전이 다시 재개될때까지 충전량이 감소되어 표시되기도 한다.
따라서, 사용자는 충전기가 연결되어 있음에도 배터리 충전량이 서서히 줄어들고 100%로 충전되지 않는 경험을 하게 되고, 이로 인해 충전기나 제품의 고장을 의심하기도 한다.
실시 예를 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는 만충전 이후의 충전 금지 구간으로 인해 사용자가 충전기나 제품의 고장을 의심하게 되는 상황을 해소하고, 사용자의 체감 충전 속도를 향상시킨 배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 실시 예에 따른 배터리 팩은, 배터리, 및 상기 배터리의 충전량을 검출하며, 상기 배터리의 충전량이 제1임계치보다 작으면 표기 충전량을 상기 충전량으로 설정하고, 상기 배터리의 충전량이 상기 제1임계치 이상이면 상기 표기 충전량을 하기 수학식1과 같이 설정하는 배터리 관리 시스템을 포함할 수 있다.
[수학식 1]
표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율 = 실제 충전량 × (1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치)))
상기 수학식 1에서, 상기 실제 충전량은 상기 배터리의 충전량이다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 충전량이 상기 제2임계치 이상이면, 상기 표기 충전량을 만충전 상태로 설정하며, 상기 제2임계치는 상기 제1임계치보다 클 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 충전량이 제3임계치 이상이면 상기 배터리가 만충전 조건을 만족한 것으로 판단하여, 상기 배터리에 대한 충전을 금지하며, 상기 제3임계치는 상기 제2임계치보다 클 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달할 때까지 상기 배터리에 대한 충전을 금지하며, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달하면 상기 배터리에 대한 충전을 재개할 수 있다.
상기 보정율은 상기 충전량이 증가할수록 증가할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 상기 배터리의 열화 상태에 따라 조정할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리의 열화가 진행될수록 값이 감소하도록 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 상기 배터리의 온도에 따라 조정할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 온도가 증가할수록 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 전자 기기에 상기 표기 충전량에 대응하여 배터리 충전 상태가 표시되도록, 상기 표기 충전량을 상기 전자 기기의 제어기로 전달할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 전자 기기는, 디스플레이, 및 상기 전자 기기에 탑재되는 배터리 팩으로부터 상기 배터리 팩 내 배터리의 충전량을 수신하며, 상기 배터리의 충전량이 제1임계치보다 작으면 표기 충전량을 상기 충전량으로 설정하고, 상기 배터리의 충전량이 상기 제1임계치 이상이면 상기 표기 충전량을 하기 수학식2와 같이 설정하며, 상기 표기 충전량에 대응하여 상기 디스플레이에 배터리 충전 상태를 표시하는 제어기를 포함할 수 있다.
[수학식 2]
표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율 = 실제 충전량 × (1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치)))
상기 수학식2에서, 상기 실제 충전량은 상기 배터리의 충전량이다.
상기 제어기는, 상기 충전량이 상기 제2임계치 이상이면, 상기 표기 충전량을 만충전 상태로 설정하며, 상기 충전량이 제3임계치 이상이면 상기 배터리가 만충전 조건을 만족한 것으로 판단하여, 상기 배터리에 대한 충전을 금지하고, 상기 제2임계치는 상기 제1임계치보다 크고, 상기 제3임계치는 상기 제2임계치보다 클 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달할 때까지 충전이 금지되며, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달하면 상기 배터리에 대한 충전이 재개될 수 있다.
상기 제어기는, 상기 배터리의 열화 상태 및 상기 배터리의 온도 중 적어도 하나를 토대로, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 전자 기기의 배터리 충전량 표시 방법은, 상기 전자 기기에 탑재되는 배터리의 충전량을 검출하는 단계, 상기 배터리의 충전량이 제1임계치보다 작으면 표기 충전량을 상기 충전량으로 설정하는 단계, 상기 배터리의 충전량이 상기 제1임계치 이상이면 상기 표기 충전량을 하기 수학식 3과 같이 설정하는 단계, 및상기 표기 충전량에 대응하여 배터리의 충전 상태를 화면에 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
[수학식 3]
표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율 = 실제 충전량 × (1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치)))
상기 수학식 3에서, 상기 실제 충전량은 상기 배터리의 충전량이다.
상기 배터리 충전량 표시 방법은, 상기 충전량이 상기 제2임계치 이상이면, 상기 표기 충전량을 만충전 상태로 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2임계치는 상기 제1임계치보다 클 수 있다.
상기 배터리 충전량 표시 방법은, 상기 충전량이 제3임계치 이상이면 상기 배터리가 만충전 조건을 만족한 것으로 판단하여, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달할 때까지 상기 배터리에 대한 충전이 금지되는 단계, 및 상기 충전량이 점차 감소하여 상기 제2임계치에 도달하면, 상기 배터리에 대한 충전을 재개하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3임계치는 상기 제2임계치보다 클 수 있다.
상기 배터리 충전량 표시 방법은, 상기 배터리의 열화 상태 및 온도 중 적어도 하나를 토대로, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 조정하는 단계는, 상기 배터리의 열화가 진행될수록 또는 상기 온도가 증가할수록, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면 배터리의 만충전 이후의 충전 금지 구간으로 인해 사용자가 충전기나 제품의 고장을 의심하게 되는 상황을 해소하고, 사용자의 체감 충전 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시 예에 따른 전자 기기에서의 배터리의 실제 충전량, 표기 충전량 및 보정율의 상관 관계를 도시한 것이다.
도 3은 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 실시 예에 따른 전자 기기에서 표시되는 표기 충전량과 실제 배터리의 충전량과의 관계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 실시 예에 따른 전자 기기의 충전량 표시 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 여러 실시 예들에 대하여 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
실시 예들을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이도록 한다. 따라서 이전 도면에 사용된 구성요소의 참조 번호를 다음 도면에서 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 실시 예들은 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께 및 영역을 과장하여 나타낼 수 있다.
2개의 구성요소를 전기적으로 연결한다는 것은 2개의 구성요소를 직접(directly) 연결할 경우뿐만 아니라, 2개의 구성요소 사이에 다른 구성요소를 거쳐서 연결하는 경우도 포함한다. 다른 구성요소는 스위치, 저항, 커패시터 등을 포함할 수 있다. 실시 예들을 설명함에 있어서 연결한다는 표현은, 직접 연결한다는 표현이 없는 경우에는, 전기적으로 연결한다는 것을 의미한다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 예에 따른 배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 것이다. 도 2는 실시 예에 따른 전자 기기에서의 배터리의 실제 충전량, 표기 충전량 및 보정율의 상관 관계를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 전자 기기(10)는 배터리 팩(11), 제어기(12) 및 디스플레이(13)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(11)은 서로 직렬 또는 병렬 연결되는 적어도 하나의 셀로 구성되는 배터리(111)와, 배터리 관리 시스템(Battery Management System)(112)을 포함할 수 있다. 본 문서에서 '셀(cell)'은 각각의 2차 전지(secondary cell)를 나타내며, '배터리(battery)'는 적어도 하나의 셀이 직렬 또는 병렬 결합되어 모듈화된 것을 나타낸다.
한편, 도 1에서는 BMS(112)가 배터리 팩(11) 내부에 위치하는 경우를 예로 들어 도시하나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니어서, BMS(112)는 배터리 팩(11) 외부, 예를 들어, 전자 기기(10)의 제어기(12) 내에 위치할 수도 있다.
BMS(112)는 전압 센서(미도시), 전류 센서(미도시), 온도 센서(미도시) 등을 통해 배터리(111)의 전압, 전류, 온도 등 배터리(111)의 상태와 관련된 정보들을 지속적으로 검출하고, 이를 토대로 배터리(111)의 충전량(Charge Capacity)을 획득할 수 있다.
BMS(112)는 전자 기기(10)의 디스플레이(13)를 통해 표시되는 배터리 충전상태(이하, '표기 충전량'이라 명명하여 사용함)를 설정할 수도 있다.
BMS(112)는 배터리(111)의 충전량이 제1임계치 미만이면, 배터리(111)의 표기 충전량을 아래의 수학식 1과 같이 설정할 수 있다.
[수학식 1]
표기 충전량 = 실제 충전량
위 수학식 1을 참조하면, BMS(112)는 배터리(111)의 충전량이 제1임계치 미만이면, 전자 기기(10)의 디스플레이(13)에 표시되는 표기 충전량이, 배터리(111)의 실제 충전량과 동일하도록 표기 충전량을 설정할 수 있다.
BMS(112)는 배터리(111)의 충전량이(실제 충전량)이 제1임계치 이상이고, 제2임계치보다 작으면, 배터리(111)의 표기 충전량을 아래의 수학식 2와 같이 설정할 수 있다.
[수학식 2]
표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율
위 수학식 2에서 보정율은 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
보정율 = 1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치))
위 수학식 2 및 3을 참조하면, 보정율은, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(111)의 실제 충전량이 제1임계치(예를 들어, 50%)에 도달할 때까지는 1을 유지하다가, 배터리(111)의 실제 충전량이 제1임계치를 넘어서면 배터리(111)의 충전량이 커질수록 증가하도록 설정된다. 예를 들어, 실제 충전율이 60%인 경우의 보정율은 대략 1.01이고, 실제 충전율이 90%인 경우의 보정율은 대략 1.036이 된다.
BMS(112)는 배터리(111)의 충전량이(실제 충전량)이 제2임계치 이상이면, 배터리(111)의 표기 충전량을 만충전 상태에 해당하는 100%로 설정할 수 있다.
BMS(112)는 배터리(111)의 충전량을 토대로 배터리(111)의 충/방전을 제어할 수도 있다.
BMS(112)는 배터리(111)의 충전 중 배터리(111)의 충전량이 만충전 조건을 만족하면 배터리(111)의 충전을 중단시킬 수 있다. BMS(112)는 배터리(111)의 충전량이 제3임계치 이상이면, 배터리(111)의 충전량이 만충전 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다.
충전 금지 상태가 지속되면, 배터리(111)의 자가방전 특성과 배터리 팩(11)에 내장되어 있는 보호회로(미도시)의 소비 전류로 인해, 충전기가 연결되어 있는 상태에서도 배터리(111)의 충전량이 감소하게 된다.
BMS(112)는 만충전의 검출로 배터리(111)의 충전이 금지된 상태에서, 배터리(111)의 충전량이 보충전 개시 조건을 만족하면, 배터리(111)의 충전을 재개(또는 허가)할 수 있다. BMS(112)는 만충전으로 배터리(111)의 충전이 금지된 상태에서, 배터리(111)의 충전량이 제2임계치 이하로 낮아지면, 배터리(111)의 충전량이 보충전 개시 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다.
실시 예에 따르면, 제1임계치는 제2 및 제3임계치보다 낮게 설정되고, 제2임계치는 제3임계치보다 낮게 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리(111)의 풀 충전 시의 충전량을 100%라고 할 때, 제1, 제2 및 제3임계치는 각각 50%, 96%, 및 99%로 설정될 수 있다.
제1, 제2 및 제3임계치는 배터리(111) 상태에 따라서 그 값이 변경될 수 있다.
예를 들어, BMS(112)는 배터리(111)의 전류, 전압, 온도 등을 지속적으로 모니터링하여 배터리(111)의 열화 상태를 획득하고, 이를 토대로 제1, 제2 및 제3임계치 중 적어도 하나의 값을 변경할 수 있다. 이 경우, BMS(112)는 배터리(111)가 열화될수록 값이 감소하도록 1, 제2 및 제3임계치 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
또한, 예를 들어, BMS(112)는 배터리(111)의 온도에 따라 제1, 제2 및 제3임계치 중 적어도 하나의 값을 변경할 수도 있다. 배터리(111)의 충전량은, 배터리(111)의 실제 충전 상태가 동일하더라도 배터리(111)의 온도(배터리 온도 또는 주변 온도)에 따라 다르게 추정될 수 있다. 따라서, BMS(112)는 배터리(111)의 현재 온도가 높을수록 값이 감소하도록 1, 제2 및 제3임계치 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
BMS(112)는 전가 기기(10)의 제어기(12)와 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, BMS(112)는 배터리(111)의 실제 충전량과 표기 충전량을 제어기(12)로 전송할 수 있다.
제어기(12)는 BMS(112)로부터 표기 충전량이 수신되면, 이를 토대로, 배터리 충전 상태를 디스플레이(13)를 통해 표시할 수 있다.
한편, 본 문서에서는 배터리(111)의 충전량을 토대로 표기 충전량을 설정하는 기능이 BMS(112)에 의해 수행되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니어서, 전술한 바와 같이 배터리(111)의 충전량을 토대로 표기 충전량을 설정하는 기능은 전자 기기(10)의 제어기(12)에 의해 수행될 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(10)는 BMS(112)로부터 배터리(111)의 실제 충전량을 수신하고, 이를 토대로 표기 충전량을 산출할 수 있다.
도 3은 실시 예에 따른 배터리 팩의 충전 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 BMS(112)는 배터리(111)에 충전기(미도시)가 연결됨에 따라 배터리(111)에 대한 충전을 개시한다(S101, 도 4의 t0 지점 참조).
BMS(112)는 충전이 지속되는 동안 충방전 제어를 위해 배터리(111)의 전압, 전류, 온도 등을 지속적으로 검출하고, 이들을 토대로 배터리(111)의 충전량을 추정한다.
BMS(112)는 충전 중 배터리(111)가 만충전 조건을 만족하면, 즉, 배터리(111)의 충전량이 제3임계치에 도달하면(S102), 배터리(111)의 과충전을 방지하기 위해 충전을 금지한다(S103, 도 4의 t2-t3 구간 참조).
충전 금지 상태가 지속되면, 배터리(111)의 자가방전 특성과 배터리 팩(11)에 내장되어 있는 보호회로(미도시)의 소비 전류로 인해, 충전기가 연결되어 있는 상태에서도 배터리(111)의 충전량이 감소하게 된다.
BMS(112)는 배터리(111)가 만충전 상태로 판단되어 충전이 금지된 상태에서, 배터리(111)가 보충전 조건을 만족하면, 즉, 배터리(111)의 충전량이 제2임계치 이하로 낮아지면(S104), 배터리(111)의 충전을 재개한다(S105, 도 4의 t3 지점 참조).
BMS(112)는 충전기가 배터리 팩(11)과 분리될 때까지(S106), 상기 S102 내지 S105 단계를 통해 충전, 충전 금지와, 충전 재개를 반복적으로 수행하다가, 충전기가 배터리 팩(11)으로부터 완전히 분리되면, 배터리(111)에 대한 충전을 종료한다(S107).
도 5는 실시 예에 따른 전자 기기의 배터리 충전량 표시 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 BMS(112)는 배터리(111)에 충전기(미도시)가 연결됨에 따라 배터리(111)에 대한 충전을 개시한다(S201, 도 4의 t0 지점 참조).
BMS(112)는 충전이 지속되는 동안 충방전 제어를 위해 배터리(111)의 전압, 전류, 온도 등을 지속적으로 검출하고, 이들을 토대로 배터리(111)의 충전량을 추정한다.
BMS(112)는 배터리(111)의 충전량이 제1임계치보다 작으면(S202), 배터리(111)의 표시 충전량을 실제 추정량으로 설정한다(S203).
반면에, BMS(112)는 배터리(111)의 충전량이 제1임계치 이상이고, 제2임계치보다 작으면(S204), 수학식 2 및 3와 같이, 배터리(111)의 충전량에 보정율을 적용하여 표기 충전량을 설정한다(S205, 도 4의 t0-t1 구간).
그리고, 배터리(111)의 충전량이 제2임계치 이상인 구간에서는, 표기 충전량을 만충전 상태, 예를 들어, 100%로 설정한다(S206. 도 4의 t1 이후 구간)
전술한 바와 같이 설정된 표시 충전량은, 배터리(111)의 실제 충전량과 함께 전자 기기(10)의 제어기(12)로 전달된다.
BMS(112)로부터 이를 수신한 제어기(12)는 배터리(111)의 표기 충전량을 토대로, 배터리 충전 상태를 디스플레이(13)를 통해 전자 기기(10)의 화면에 표시한다(S207).
전술한 실시 예에 따르면, 전자 기기는 배터리가 만충전 조건을 만족하여 충전이 금지된 상태에서, 배터리의 자가방전 특성 및 보호회로의 전력 소모로 인해 배터리의 충전량이 감소하더라도, 배터리의 충전량을 만충전 상태로 표시한다. 이에 따라, 충전기가 연결된 상태에서도 표기되는 충전량이 감소하여 사용자가 충전기나 제품의 고장을 의심하게 되는 상황을 해소할 수 있다.
또한, 실시 예에 따르면, 전자 기기는 배터리가 만충전 조건을 만족하기 전에, 표기 충전량을 미리 만충전 상태로 표시함으로써, 사용자의 체감 충전 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 만충전 검출 시의 충전량 계산 오차로 인해, 배터리가 만충전 상태를 벗어났을 때 배터리의 충전량이 한번에 큰 폭으로 보정되는 상황을 사용자로부터 숨기는 기능을 가져, 사용자가 느끼는 제품 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
(부호의 설명)
10: 전자 기기
11: 배터리 팩
12: 제어기
13: 디스플레이
111: 배터리
112: 배터리 관리 시스템

Claims (20)

  1. 배터리, 및
    상기 배터리의 충전량을 검출하며, 상기 배터리의 충전량이 제1임계치보다 작으면 표기 충전량을 상기 충전량으로 설정하고, 상기 배터리의 충전량이 상기 제1임계치 이상이면 상기 표기 충전량을 하기 수학식1과 같이 설정하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩.
    [수학식 1]
    표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율 = 실제 충전량 × (1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치)))
    상기 수학식 1에서, 상기 실제 충전량은 상기 배터리의 충전량이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 충전량이 상기 제2임계치 이상이면, 상기 표기 충전량을 만충전 상태로 설정하며,
    상기 제2임계치는 상기 제1임계치보다 큰 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 충전량이 제3임계치 이상이면 상기 배터리가 만충전 조건을 만족한 것으로 판단하여, 상기 배터리에 대한 충전을 금지하며,
    상기 제3임계치는 상기 제2임계치보다 큰 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달할 때까지 상기 배터리에 대한 충전을 금지하며, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달하면 상기 배터리에 대한 충전을 재개하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보정율은 상기 충전량이 증가할수록 증가하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 상기 배터리의 열화 상태에 따라 조정하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리의 열화가 진행될수록 값이 감소하도록 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 상기 배터리의 온도에 따라 조정하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 온도가 증가할수록 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    전자 기기에 상기 표기 충전량에 대응하여 배터리 충전 상태가 표시되도록, 상기 표기 충전량을 상기 전자 기기의 제어기로 전달하는 배터리 팩.
  11. 디스플레이, 및
    전자 기기에 탑재되는 배터리 팩으로부터 상기 배터리 팩 내 배터리의 충전량을 수신하며, 상기 배터리의 충전량이 제1임계치보다 작으면 표기 충전량을 상기 충전량으로 설정하고, 상기 배터리의 충전량이 상기 제1임계치 이상이면 상기 표기 충전량을 하기 수학식2와 같이 설정하며, 상기 표기 충전량에 대응하여 상기 디스플레이에 배터리 충전 상태를 표시하는 제어기를 포함하는 전자 기기.
    [수학식 2]
    표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율 = 실제 충전량 × (1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치)))
    상기 수학식 2에서, 상기 실제 충전량은 상기 배터리의 충전량이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 충전량이 상기 제2임계치 이상이면, 상기 표기 충전량을 만충전 상태로 설정하며, 상기 충전량이 제3임계치 이상이면 상기 배터리가 만충전 조건을 만족한 것으로 판단하여, 상기 배터리에 대한 충전을 금지하고,
    상기 제2임계치는 상기 제1임계치보다 크고, 상기 제3임계치는 상기 제2임계치보다 큰 전자 기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달할 때까지 충전이 금지되며, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달하면 상기 배터리에 대한 충전이 재개되는 전자 기기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 보정율은 상기 충전량이 증가할수록 증가하는 전자 기기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 배터리의 열화 상태 및 상기 배터리의 온도 중 적어도 하나를 토대로, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정하는 전자 기기.
  16. 전자 기기의 배터리 충전량 표시 방법에 있어서,
    상기 전자 기기에 탑재되는 배터리의 충전량을 검출하는 단계,
    상기 배터리의 충전량이 제1임계치보다 작으면 표기 충전량을 상기 충전량으로 설정하는 단계,
    상기 배터리의 충전량이 상기 제1임계치 이상이면 상기 표기 충전량을 하기 수학식3과 같이 설정하는 단계,
    상기 표기 충전량에 대응하여 배터리의 충전 상태를 화면에 표시하는 단계를 포함하는 배터리 충전량 표시 방법.
    [수학식 3]
    표기 충전량 = 실제 충전량 × 보정율 = 실제 충전량 × (1 + ((100 / 제2임계치) - 1)/(제2임계치 - 제1임계치) × (실제 충전량 - 제1임계치)))
    상기 수학식 3에서, 상기 실제 충전량은 상기 배터리의 충전량이다.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 충전량이 상기 제2임계치 이상이면, 상기 표기 충전량을 만충전 상태로 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2임계치는 상기 제1임계치보다 큰 배터리 충전량 표시 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 충전량이 제3임계치 이상이면 상기 배터리가 만충전 조건을 만족한 것으로 판단하여, 상기 충전량이 상기 제2임계치에 도달할 때까지 상기 배터리에 대한 충전이 금지되는 단계, 및
    상기 충전량이 점차 감소하여 상기 제2임계치에 도달하면, 상기 배터리에 대한 충전을 재개하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제3임계치는 상기 제2임계치보다 큰 배터리 충전량 표시 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 배터리의 열화 상태 및 온도 중 적어도 하나를 토대로, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 조정하는 단계를 더 포함하는 배터리 충전량 표시 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는,
    상기 배터리의 열화가 진행될수록 또는 상기 온도가 증가할수록, 상기 제1임계치 또는 상기 제2임계치를 감소시키는 단계를 포함하는 배터리 충전량 표시 방법.
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