KR100512165B1 - A method for calibrating a capacity of battery - Google Patents
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Abstract
개시되는 본 발명의 충전 가능한 배터리의 용량 측정 방법은 상기 배터리의 전압 레벨이 용량을 측정하기 위해 설정된 소정의 용량 측정 전압 레벨 이하인가를 판단하여; 상기 배터리의 전압 레벨이 상기 용량 측정 전압 레벨 이하인 경우, 배터리가 현재까지 방전한 용량을 측정하고; 상기 배터리의 하나 또는 그 이상의 주변 환경 조건과, 상기 배터리의 하나 또는 그 이상의 특성에 기초하여 현재 배터리의 잔류 용량을 측정하며; 측정된 상기 방전 용량과 상기 잔류 용량을 더하여 배터리 용량으로 설정한다. 잔류 용량에 대한 보상을 실시하여 기준 용량을 설정함으로 실재 배터리 용량과 일치된다.A method for measuring the capacity of a rechargeable battery of the present invention, comprising: determining whether a voltage level of the battery is equal to or less than a predetermined capacity measuring voltage level set for measuring capacity; If the voltage level of the battery is equal to or less than the capacity measurement voltage level, measure a capacity that the battery has discharged so far; Measure a residual capacity of the current battery based on one or more ambient conditions of the battery and one or more characteristics of the battery; The measured discharge capacity and the remaining capacity are added to set the battery capacity. Compensation for residual capacity is made to set the reference capacity, which is consistent with the actual battery capacity.
Description
본 발명은 충전 가능한 배터리(Rechargeable Battery)에 관한 것으로, 구체적으로는 충전 가능한 배터리의 용량(Capacity)을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rechargeable battery, and more particularly, to a method of measuring the capacity of a rechargeable battery.
오늘날 충전 가능한 배터리는 여러 휴대용 전자 장치, 예컨대 휴대용 컴퓨터 시스템(Portable Computer System), 비디오 카메라(Video Camera) 또는 셀루라 전화기(Cellular Telephone) 등에 사용되고 있다. 일반적으로, 이들 전자 장치들은 AC 전원으로 겸용하여 사용이 가능하다. 이 경우에는 상기 전자 장치는 적합한 AC 어댑터(AC Adapter)로부터 정류된 DC 전원을 입력받아 동작한다.Today, rechargeable batteries are used in many portable electronic devices, such as portable computer systems, video cameras, or cellular telephones. In general, these electronic devices can be used as an AC power source. In this case, the electronic device operates by receiving a rectified DC power supply from an appropriate AC adapter.
충전 가능한 배터리는 크게 두 가지로 구분되고 있다. 일명 '더미 배터리(Dummy Battery)'와 '스마트 배터리(Smart Battery)'가 그 것이다. 상기 더미 배터리는 충전 가능한 배터리와 배터리 온도를 측정하기 위한 더미스터(thermistor)로 구성된다. 상기 스마트 배터리는 내부에 마이크로 컨트롤러를 구비한다. 이 마이크로 컨트롤러는 외부 장치로 배터리에 관한 여러 가지 정보, 예컨대 배터리 상태, 배터리 잔류 용량, 제조 업체 정보 등의 정보를 제공한다. 특히, 스마트 배터리는 배터리의 잔류 용량에 대한 정보를 자신이 장착된 전자 장치로 제공함으로서, 스마트 배터리가 장착되는 대부분의 전자 장치들은 이 기능을 이용하여 배터리 잔류 용량 상태를 표시하고 있다.Rechargeable batteries are divided into two categories. So-called 'Dummy Battery' and 'Smart Battery'. The dummy battery includes a rechargeable battery and a dummyistor for measuring battery temperature. The smart battery has a microcontroller therein. The microcontroller is an external device that provides various information about the battery, such as battery status, remaining battery capacity, and manufacturer information. In particular, since the smart battery provides information on the remaining capacity of the battery to the electronic device to which the smart battery is mounted, most electronic devices equipped with the smart battery display the battery remaining capacity state by using this function.
한편, 배터리는 여러 가지 원인에 의해 그 용량(Capacity)이 변화된다. 배터리의 용량이란, 0.1C로 배터리를 완전 충전하여 30분간 방치 후 0.2C로 완전 방전하는 경우에 해당되는 전류(Current)와 해당되는 시간(Hour)의 곱으로 정의된다. 즉, 하기 수학식 1과 같다.On the other hand, the capacity of the battery is changed by various causes. The capacity of the battery is defined as the product of the current (Current) and the corresponding time (Hour) when the battery is fully charged at 0.1C, left for 30 minutes, and then completely discharged at 0.2C. That is, the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
Capacity = Current(1)×Hour(T) = mA×h = mAhCapacity = Current (1) × Hour (T) = mA × h = mAh
배터리 용량의 변화가 발생되는 주원인은 배터리의 화학적 특성에 있다. 충전 가능한 배터리는 Ni-MH, Li-Ion 등을 사용하고 있다. Li-Ion의 경우에는 500회 정도 충/방전(Charging/Discharging)을 실시하면 초기 용량의 60%, Ni-MH의 경우에는 300회 정도 충/방전을 실시하면 초기 용량의 60%로 용량이 변화되는 것으로 알려져 있다. 사용자가 배터리를 빈번히 충/방전하거나, 충/방전을 하되 완전 충전(Full Charging) 또는 완전 방전(Full Discharging)을 하지 않는 경우에 배터리의 용량은 더욱 빠르게 줄어든다. 이와 같은 배터리 용량의 감소를 메모리 효과(Memory Effect)라고 한다.The main reason for the change in battery capacity is due to the battery's chemical properties. The rechargeable battery uses Ni-MH, Li-Ion, or the like. In the case of Li-Ion, the capacity changes to 60% of the initial capacity when charging / discharging about 500 times, and when charging / discharging about 300 times in the case of Ni-MH. It is known. If the user frequently charges / discharges the battery, or charges / discharges the battery, but does not perform full charging or full discharging, the capacity of the battery decreases more quickly. This reduction in battery capacity is called the memory effect.
앞서 언급된 바와 같이, 스마트 배터리는 배터리 잔류 용량에 대한 정보를 제공하는 기능을 갖는데, 정확한 배터리 잔류 용량 정보를 제공하기 위해서는 변화되는 배터리 용량을 알 수 있어야 한다. 그러므로 스마트 배터리는 배터리 용량이 변화되는 것에 따라 새로이 기준 용량을 정하고, 그 기준 용량으로부터 현재 남아 있는 용량에 대한 정보를 제공하게 된다. 변화된 용량에 따라 새로이 기준 용량을 설정하기 위해 스마트 배터리는 일정 레벨 이하로 출력 전압이 낮아지는 경우 용량 학습을 실시한다. 용량 학습이란, 배터리의 기준 용량을 재 설정하기 위한 것으로 배터리의 전체 용량을 측정하여 기준 용량을 재 설정하는 것을 말한다. 용량 학습시에는 배터리가 완전 충전된 상태에서 방전을 개시하여 배터리 전압이 특정 전압 레벨(용량 학습 레벨)까지 낮아질 때까지의 방전된 용량을 기준 용량을 설정한다. 용량 학습 후 계속하여 방전할 경우에는 방전이 종료된 시점에서 재 용량 학습을 하여 이를 기준 용량으로 설정한다.As mentioned above, the smart battery has a function of providing information on battery remaining capacity, and in order to provide accurate battery remaining capacity information, it is necessary to know a changing battery capacity. Therefore, the smart battery sets a new reference capacity as the battery capacity changes, and provides information on the remaining capacity from the reference capacity. To set a new reference capacity according to the changed capacity, the smart battery performs capacity learning when the output voltage drops below a certain level. Capacity learning is for resetting the reference capacity of the battery, and means resetting the reference capacity by measuring the total capacity of the battery. At the time of capacity learning, discharge is started when the battery is fully charged, and the reference capacity is set to the discharged capacity until the battery voltage is lowered to a specific voltage level (capacity learning level). In the case of discharging continuously after the capacity learning, the capacity learning is performed at the end of the discharge and is set as the reference capacity.
그런데, 충/방전이 빈번히 이루어지고 난 후에는 스마트 배터리가 제공하는 배터리 잔류 용량 정보에는 오차가 발생하게 된다. 오차가 발생하게 되는 원인은 용량 학습이 정확히 이루어지지 못하였기 때문이다. 배터리가 용량 학습 레벨까지 방전되지 않은 상태에서 다시 충전이 되는 경우가 여러 번 발생하게 되면, 스마트 배터리가 제공하는 배터리 잔류 용량 정보와 배터리의 실재 용량에 차이가 발생한다. 또한 스마트 배터리가 1차로 용량 학습을 하기 위한 포인트에 도달하더라도 방전을 종료하는 경우가 모두 다르게 됨으로 재 용량 학습에 따라 기준 용량에 오차가 발생하게 된다.However, after charging / discharging is frequently performed, an error occurs in the battery remaining capacity information provided by the smart battery. The reason for the error is that capacity learning was not done correctly. When the battery is recharged many times without being discharged to the capacity learning level, a difference occurs between the battery remaining capacity information provided by the smart battery and the actual capacity of the battery. In addition, even when the smart battery reaches the point for the first capacity learning, the end of the discharge is all different, so an error occurs in the reference capacity according to the capacity learning.
이상과 같은 문제점은 스마트 배터리를 장착하여 사용하는 전자 장치들의 사용에 여러 가지 문제점을 발생시킨다. 예를 들어, 휴대용 컴퓨터 시스템에서 발생되는 문제점은 다음과 같다.The above problems cause various problems in the use of electronic devices equipped with a smart battery. For example, problems that occur in portable computer systems are as follows.
도 1에는 종래의 스마트 배터리가 장착된 컴퓨터 시스템에서 전원 관리 시스템에 의해 전원 관리 기능이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 2에는 스마트 배터리의 방전 용량의 변화에 따른 배터리 전압의 변화를 보여주는 그래프가 도시되어 있다.FIG. 1 is a view illustrating a power management function performed by a power management system in a computer system equipped with a conventional smart battery, and FIG. 2 illustrates a change in battery voltage according to a change in discharge capacity of the smart battery. A graph showing is shown.
도 1을 참조하여, 현재 대부분의 휴대용 컴퓨터 시스템은 불필요한 전원의 소비를 방지하기 위해 전원 관리 시스템(Power Management System)을 구비하고 있다. 이 전원 관리 시스템(20)은 스마트 배터리(10)로부터 배터리 정보를 제공받는다. 상기 전원 관리 시스템(20)은 배터리 잔류 용량이 10% 이하로 감소되는 경우에는 LCD 패널(Liquid Crystal Display Panel) 또는 스피커(Speaker)를 통해 사용자에게 1차 경고 표시를 한다. 이 경우를 일반적으로 '로우 배터리(Low Battery; LB)' 상태라고 한다. 이후 상기 스마트 배터리(10)가 방전을 계속하여 배터리 잔류 용량이 5% 이하로 감소하는 경우에는 상기 전원 관리 시스템(20)은 운영 시스템(50)으로 SAVE_TO_DISK 동작을 지시한다. 이 경우를 일반적으로 '로우 로우 배터리(Low Low Battery; LLB)' 상태라고 한다. 상기 운영 시스템(50)은 APM 기능을 지원하는 운영 시스템으로, 예컨대 마이크로소프트사(Microsoft Co.)에서 제공되는 WINDOWS95가 있다. 상기 운영 시스템(50)에 의해 SAVE_TO_DISK 동작이 수행되면 현재 시스템의 상태 정보가 하드디스크(Hard Disk)에 저장되고, 이 동작이 완료되면 상기 전원 관리 시스템(20)은 상기 스마트 배터리(10)로부터 공급되는 전원을 차단한다.Referring now to Figure 1, most portable computer systems now have a Power Management System to prevent unnecessary power consumption. The power management system 20 receives battery information from the smart battery 10. When the battery remaining capacity is reduced to 10% or less, the power management system 20 issues a first warning indication to the user through a liquid crystal display panel or a speaker. This case is generally referred to as a 'low battery (LB)' state. Then, when the smart battery 10 continues to discharge and the battery remaining capacity decreases to 5% or less, the power management system 20 instructs the operating system 50 to operate the SAVE_TO_DISK. This case is generally referred to as a 'low low battery (LBB)' state. The operating system 50 is an operating system supporting the APM function, for example, WINDOWS95 provided by Microsoft Co., Ltd. When the SAVE_TO_DISK operation is performed by the operating system 50, the state information of the current system is stored in a hard disk. When this operation is completed, the power management system 20 is supplied from the smart battery 10. Cut off the power supply.
일반적으로 상기 스마트 배터리(10)가 용량 학습을 하는 전압 레벨은 도 2에 도시된 바와 같이, LB와 LLB 사이에 있다. 그러나 일반 사용자는 LB에 의한 경고 표시가 있게되면 배터리 충전을 위해 AC 어댑터(AC Adapter)(미도시됨)를 휴대용 컴퓨터 시스템에 연결하거나, 시스템의 사용을 중단하게 된다. 그러므로 배터리 전압이 용량 학습 레벨에 이르기 전에 배터리 방전이 중단되어 용량 학습이 이루어지지 못하는 경우가 많이 발생한다. 용량 학습을 하지 못하였을 경우 배터리의 잔류 용량 데이터의 정확도는 떨어지게 된다. 또한 배터리 전압이 용량 학습 레벨에 도달하여 용량 학습이 이루어진 경우라도, 방전을 종료하는 포인트가 각기 달라 재 용량 학습에 의한 오차가 발생한다.In general, the voltage level at which the smart battery 10 performs capacity learning is between LB and LLB, as shown in FIG. 2. However, the general user will be alerted by the LB to connect the AC adapter (not shown) to the portable computer system or to stop using the system to charge the battery. Therefore, the battery discharge is interrupted before the battery voltage reaches the capacity learning level, so that capacity learning is often not performed. If the capacity is not learned, the accuracy of the remaining capacity data of the battery is reduced. In addition, even when the battery voltage reaches the capacity learning level and the capacity learning is performed, an error due to the capacity learning occurs because the points at which the discharge ends are different.
이러한 원인에 의해 배터리의 잔류 용량에 대한 정확도가 심한 차이가 발생되어 LB 또는 LLB 상태가 올바로 검출되지 못하면, 휴대용 컴퓨터 시스템의 사용도중에 시스템이 오프되어 데이터를 잃어버리게 되는 경우가 발생 될 수도 있게 된다. 예를 들어, 배터리의 실제 잔류 용량은 이미 LLB 이하인데도 불구하고 상기 스마트 배터리(10)로부터 제공되는 배터리 잔류 용량 데이터가 LLB 이상의 값으로 제공된다면, SAVE_TO_DISK 동작이 수행되기 전에 배터리가 완전히 방전되고 휴대용 컴퓨터 시스템은 파워 오프 된다. 그러므로 작업중인 데이터를 잃어버리게 될 수도 있는 것이다. 그리고, 휴대용 컴퓨터 시스템은 스마트 배터리(10)의 잔류 용량을 백분율(Percentage)로 하여 사용자에게 표시하는 기능을 구비하고 있는데, 상술한 바와 같은 오차가 발생하게 되면 정확한 배터리 잔류 용량을 사용자에게 표시할 수 없게 된다.Due to this cause, a significant difference in the remaining capacity of the battery is generated, and if the LB or LLB state is not correctly detected, the system may be turned off and data may be lost while the portable computer system is in use. For example, if the battery residual capacity data provided from the smart battery 10 is provided with a value of LLB or higher even though the actual residual capacity of the battery is already below the LLB, the battery is completely discharged before the SAVE_TO_DISK operation is performed and the portable computer The system is powered off. Therefore, you may lose your data. In addition, the portable computer system has a function of displaying the remaining capacity of the smart battery 10 as a percentage to the user. When an error as described above occurs, the portable computer system can display the correct battery remaining capacity to the user. There will be no.
이상과 같이 스마트 배터리는 용량 학습이 이루어지지 않는 경우와, 용량 학습이 이루어지더라도 그 포인트가 각기 달라 재 설정되는 배터리의 기준 용량이 실재 배터리 용량과 차이가 발생하게 된다. 이로 인해, 스마트 배터리를 장착하는 전자 장치들에는 상술한 바와 같은 여러 문제점들이 발생할 수 있게 된다.As described above, even when the capacity learning is not performed for the smart battery, even if the capacity learning is performed, the reference capacity of the battery, which is reset at different points, may be different from the actual battery capacity. As a result, various problems as described above may occur in the electronic devices equipped with the smart battery.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 실제 용량에 일치되게 배터리 용량을 측정할 수 있는 충전 가능한 배터리의 용량 측정 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for measuring the capacity of a rechargeable battery capable of measuring the battery capacity in accordance with the actual capacity as proposed to solve the above-mentioned problems.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 충전 가능한 배터리의 용량 측정 방법은: 상기 배터리의 전압 레벨이 용량을 측정하기 위해 설정된 소정의 용량 측정 전압 레벨 이하인가를 판단하는 단계와; 상기 배터리의 전압 레벨이 상기 용량 측정 전압 레벨 이하인 경우, 배터리가 현재까지 방전한 용량을 측정하는 단계와; 상기 배터리의 하나 또는 그 이상의 주변 환경 조건과, 상기 배터리의 하나 또는 그 이상의 특성에 기초하여 현재 배터리의 잔류 용량을 측정하는 단계와; 측정된 상기 방전 용량과 상기 잔류 용량을 더하여 배터리 용량으로 설정하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, the method for measuring the capacity of a rechargeable battery includes: whether the voltage level of the battery is equal to or less than a predetermined capacity measurement voltage level set for measuring capacity. Judging; If the voltage level of the battery is equal to or less than the capacity measurement voltage level, measuring the capacity of the battery so far discharged; Measuring the remaining capacity of the current battery based on one or more ambient conditions of the battery and one or more characteristics of the battery; And setting the battery capacity by adding the measured discharge capacity and the residual capacity.
이 실시예에 있어서, 상기 배터리의 잔류 용량은 배터리의 온도, 온도에 상관된 자기 방전 특성, 그리고 온도에 상관된 배터리 용량 특성에 기초한다.In this embodiment, the residual capacity of the battery is based on the temperature of the battery, self-discharge characteristics correlated to temperature, and battery capacity characteristics correlated to temperature.
이 실시예에 있어서, 상기 주변 환경 조건은 온도, 습도, 그리고 공기압을 포함하고; 상기 배터리 특성은 자기 방전, 충전, 방전 그리고 용량 특성을 포함한다.In this embodiment, the ambient environmental conditions include temperature, humidity, and air pressure; The battery characteristics include self discharge, charge, discharge and capacity characteristics.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 충전 가능한 하나 이상의 단위 배터리 셀들을 갖는 배터리와, 상기 배터리의 상태를 검출하여 그에 대응된 다양한 상태 정보를 외부로 제공하는 회로와, 상기 상태 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 배터리 장치에 있어서 상기 배터리의 용량 측정 방법은: 상기 배터리의 출력 전압 레벨이 상기 배터리의 용량을 측정하기 위해 설정된 용량 측정 전압 레벨 이하인가를 판단하는 단계와; 상기 출력 전압 레벨이 상기 용량 측정 전압 레벨 이하인 경우, 배터리가 현재까지 방전한 용량을 측정하는 단계와; 상기 배터리의 하나 또는 그 이상의 주변 환경 조건과, 상기 배터리의 하나 또는 그 이상의 특성에 기초하여 현재 배터리의 잔류 용량을 측정하는 단계와; 상기 측정된 방전 용량과 잔류 용량을 가산하여 상기 배터리의 용량으로 상기 메모리에 설정하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery having one or more rechargeable unit battery cells, a circuit for detecting a state of the battery and providing various state information to the outside, and a memory for storing the state information. A method of measuring a capacity of a battery, comprising: determining whether an output voltage level of the battery is equal to or less than a capacity measurement voltage level set to measure the capacity of the battery; If the output voltage level is less than or equal to the capacitance measurement voltage level, measuring a capacity of a battery that has been discharged to the present; Measuring the remaining capacity of the current battery based on one or more ambient conditions of the battery and one or more characteristics of the battery; And adding the measured discharge capacity and the residual capacity to the memory of the battery.
이 실시예에 있어서, 상기 배터리의 잔류 용량은 배터리의 온도, 온도에 상관된 자기 방전 특성, 그리고 온도에 상관된 배터리 용량 특성에 기초한다.In this embodiment, the residual capacity of the battery is based on the temperature of the battery, self-discharge characteristics correlated to temperature, and battery capacity characteristics correlated to temperature.
이 실시예에 있어서, 상기 주변 환경 조건은 온도, 습도, 그리고 공기압을 포함하고; 상기 배터리 특성은 자기 방전, 충전, 방전 그리고 용량 특성을 포함한다.In this embodiment, the ambient environmental conditions include temperature, humidity, and air pressure; The battery characteristics include self discharge, charge, discharge and capacity characteristics.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 배터리 용량의 측정시 현재까지의 방전 용량과 잔류 용량을 합하여 배터리 용량으로 설정한다. 그러므로 실재 배터리의 용량에 일치하는 기준 용량을 설정할 수 있다.According to the present invention as described above, the battery capacity is set by adding up the discharge capacity and the remaining capacity up to the present time when measuring the battery capacity. Therefore, a reference capacity that matches the capacity of the actual battery can be set.
(실시예)(Example)
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 충전 가능한 배터리의 용량 측정 방법에 의하면, 배터리의 용량을 측정하기 위한 용량 학습시 방전 용량에 잔류 용량을 포함하여 용량을 학습한다. 그러므로 용량 학습에 의해 설정되는 기준 용량은 실재 배터리의 용량에 일치되게 된다.According to the method for measuring the capacity of a rechargeable battery according to the present invention, the capacity is learned by including the remaining capacity in the discharge capacity during capacity learning for measuring the capacity of the battery. Therefore, the reference capacity set by capacity learning matches the capacity of the actual battery.
첨부 도면 도 3에는 일반적인 스마트 배터리의 회로 구성이 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 스마트 배터리(100)는 충전 가능한 배터리(Rechargeable Battery)(110), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller)(120), 보호 회로(Protection Circuit)(130), 전압 측정 회로(Voltage Measurement Circuit)(140), 전류 측정 회로(Current Measurement Circuit)(150), 환경 모니터링 회로(Environment Monitoring Circuit)(160), 더미스터(thermistor)(170), 그리고 각종 단자들(180~184)을 포함하여 구성된다. 상기 단자들(180~183)은 +/= 전원 단자(180, 184)와, 온도 측정 단자(183), 데이터 단자(181), 클락 단자(182)로 구성된다.3 is a circuit configuration of a typical smart battery. As shown in FIG. 3, the general smart battery 100 includes a rechargeable battery 110, a micro controller 120, a protection circuit 130, and a voltage measurement circuit ( Voltage Measurement Circuit (140), Current Measurement Circuit (150), Environmental Monitoring Circuit (Environment Monitoring Circuit) 160, Dummyster 170, and Various Terminals 180-184 It is configured to include. The terminals 180 to 183 include + / = power terminals 180 and 184, a temperature measuring terminal 183, a data terminal 181, and a clock terminal 182.
상기 충전 가능한 배터리(110)는 하나 이상의 배터리 셀(Battery Cell)로 구성된다. 상기 전압 측정 회로(140)는 상기 충전 가능한 배터리(110)의 전압을 측정하여 그에 대응된 아날로그 신호를 상기 마이크로 컨트롤러(120)로 제공한다. 상기 전류 측정 회로(150)는 상기 충전 가능한 배터리(110)가 외부로 전류를 공급할 때 그 전류량을 측정하여 그에 대응된 아날로그 신호를 상기 마이크로 컨트롤러(120)로 제공한다. 상기 환경 모니터링 회로(160)는 주변 환경 조건, 예컨대 온도, 습도, 그리고 공기압 등을 모니터링 하여 각각에 대응된 아날로그 신호를 상기 마이크로 컨트롤러(120)로 제공한다. 상기 보호 회로(130)는 과충전(Over Charge), 과방전(Over Discharge), 과 전류(Over Current)로부터 상기 충전 가능한 배터리(110)를 보호한다.The rechargeable battery 110 is composed of one or more battery cells. The voltage measuring circuit 140 measures the voltage of the rechargeable battery 110 and provides an analog signal corresponding thereto to the microcontroller 120. The current measuring circuit 150 measures the amount of current when the rechargeable battery 110 supplies current to the outside and provides an analog signal corresponding thereto to the microcontroller 120. The environmental monitoring circuit 160 monitors environmental conditions, such as temperature, humidity, and air pressure, and provides analog signals corresponding to the microcontroller 120. The protection circuit 130 protects the rechargeable battery 110 from overcharge, over discharge, and over current.
상기 마이크로 컨트롤러(120)는 클락 발생부(Clock Generator)(121), 로직 유닛(Logic Unit)(122), 아날로그 디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter)(123), 불 휘발성 메모리(Non-Volatile Memory)(124)를 포함한다. 상기 마이크로 컨트롤러(120)는 상술한 바와 같은 각각의 회로들로부터 입력되는 아날로그 신호를 상기 아날로그 디지털 컨버터(123)를 이용해 디지털 신호로 변환하여 상기 메모리(124)에 저장한다. 그리고 이 스마트 배터리(100)가 장착된 전자 장치로부터 각종 배터리 정보의 요구가 있는 경우 해당되는 배터리 정보를 제공한다. 그리고 상기 마이크로 컨트롤러(120)는 상기 충전 가능한 배터리(110)의 출력 전압이 용량 학습에 필요한 전압으로 낮아지면 용량 학습을 실시한다.The microcontroller 120 includes a clock generator 121, a logic unit 122, an analog-to-digital converter 123, and a non-volatile memory (Non-Volatile). Memory 124). The microcontroller 120 converts an analog signal input from each of the circuits described above into a digital signal using the analog-to-digital converter 123 and stores the analog signal in the memory 124. When there is a request for various types of battery information from an electronic device equipped with the smart battery 100, corresponding battery information is provided. The microcontroller 120 performs capacity learning when the output voltage of the rechargeable battery 110 is lowered to a voltage required for capacity learning.
본 발명에서는 용량 학습을 할 때 배터리 잔류 용량에 대한 보상을 한다. 그러므로 재 설정되는 기준 용량은 실재 배터리 용량과 일치하게 된다. 도 4에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 배터리의 용량 학습 방법의 플로우 차트가 도시되어 있다. 이 방법이 구현된 프로그램은 상기 마이크로 컨트롤러(120)에 프로그램 되어 있다.In the present invention, when the capacity learning, the compensation for the battery remaining capacity. Therefore, the reference capacity to be reset will match the actual battery capacity. 4 is a flow chart of a capacity learning method of a smart battery according to a preferred embodiment of the present invention. The program in which the method is implemented is programmed in the microcontroller 120.
도 4를 참조하여, 상기 마이크로 컨트롤러(120)에 의한 제어는 단계 S100에서 상기 충전 가능한 배터리(110)의 전압 레벨이 용량 학습이 필요한 전압 레벨 이하인가 판단한다. 상기 충전 가능한 배터리(110)의 전압 레벨이 용량 학습이 필요한 전압 레벨 이하인 경우, 단계 S110으로 진행한다. 단계 S110에서는 직전 충전이 완전 충전 상태에서의 방전인가를 판단한다. 완전 충전 상태에서의 방전인 경우 단계 S120으로 진행한다. 즉, 직전 충전 상태가 완전 충전 상태에서 방전한 경우에만 용량 학습을 실시하게 된다. 단계 S120으로 진행하여 배터리가 현재까지 방전한 용량을 측정한다. 이어 상기 제어는 단계 S130으로 진행하여 상기 충전 가능한 배터리(110)의 하나 또는 그 이상의 주변 환경 조건(Environment Conditions)과 상기 충전 가능한 배터리(110)의 하나 또는 그 이상의 특성(Characteristics)에 기초하여 현재 배터리의 잔류 용량을 측정한다. 단계 S140으로 진행하여 측정된 상기 방전 용량 값과 상기 잔류 용량 값을 더하여 배터리 기준 용량으로 재 설정한다.Referring to FIG. 4, the control by the microcontroller 120 determines whether the voltage level of the rechargeable battery 110 is equal to or lower than a voltage level requiring capacity learning in step S100. When the voltage level of the rechargeable battery 110 is less than or equal to the voltage level requiring capacity learning, the process proceeds to step S110. In step S110, it is determined whether the previous charge is a discharge in a fully charged state. In the case of discharge in the fully charged state, the flow proceeds to step S120. That is, capacity learning is performed only when the immediately charged state is discharged in the fully charged state. The flow proceeds to step S120 to measure the capacity of the battery discharged to date. The control then proceeds to step S130 where the current battery is based on one or more environmental conditions of the rechargeable battery 110 and one or more characteristics of the rechargeable battery 110. The remaining capacity of the is measured. In step S140, the measured discharge capacity value and the remaining capacity value are added to reset to the battery reference capacity.
상기 배터리의 잔류 용량은 배터리의 온도, 온도에 상관된 자기 방전(Self Discharge) 특성, 그리고 온도에 상관된 배터리 용량 특성에 기초하여 구해진다. 상기 주변 환경 조건은 온도, 습도, 그리고 공기압 등을 말하며, 상기 배터리 특성은 자기 방전, 충전, 방전 그리고 용량 특성 등을 말한다. 예를 들어 상기 충전 가능한 배터리의 자기 방전 특성을 보여주는 그래프가 첨부도면 도 5에 도시되어 있다. 도 5a는 온도 증가에 따른 자기 방전 특성의 변화를 보여주는데, 온도가 높을수록 자기 방전률이 증가함을 알 수 있다. 그리고 도 5b는 다양한 온도 조건에서 자기 방전에 의한 충전 가능한 배터리의 용량 변화를 각각 보여주고 있다. 도시된 바와 같이, 온도가 높을수록 자기 방전이 빠르게 진행함을 알 수 있다.The remaining capacity of the battery is obtained based on the temperature of the battery, the self discharge characteristic correlated with the temperature, and the battery capacity characteristic correlated with the temperature. The environmental conditions refer to temperature, humidity, and air pressure, and the battery characteristics refer to self discharge, charge, discharge, and capacity characteristics. For example, a graph showing self-discharge characteristics of the rechargeable battery is shown in FIG. 5. Figure 5a shows the change in the self-discharge characteristics with increasing temperature, it can be seen that the higher the temperature, the higher the self-discharge rate. 5B illustrates changes in capacity of the rechargeable battery due to self discharge under various temperature conditions. As shown, it can be seen that the higher the temperature, the faster the self-discharge proceeds.
이상과 같이, 상기 마이크로 컨트롤러(120)는 용량 학습을 통해 상기 충전 가능한 배터리(110)의 용량에 대한 기준 용량을 재 설정한다. 이렇게 재 설정된 기준 용량에 의거한 배터리 정보를 자신에 장착된 전자 장치로 제공한다. 예를 들어, 휴대용 컴퓨터 시스템에 장착된 경우 시스템으로부터 배터리 잔류 용량에 대한 정보의 요구가 있게 되면 새로 설정된 기준 용량에 의거하여 현재 배터리 잔류 용량에 대한 정보를 제공하게 된다. 스마트 배터리와 컴퓨터 시스템간의 데이터 송수신은 일반적으로 SMBUS(System Management BUS)를 이용한다.As described above, the microcontroller 120 resets the reference capacity with respect to the capacity of the rechargeable battery 110 through capacity learning. The battery information based on the reset reference capacity is provided to the electronic device mounted thereon. For example, when mounted in a portable computer system, when a request for information on battery remaining capacity is made from the system, information on the current battery remaining capacity is provided based on a newly set reference capacity. Data transmission and reception between a smart battery and a computer system generally uses a system management bus (SMBUS).
이상과 같은 본명에 의하면, 스마트 배터리의 용량 학습시에 배터리 잔류 용량에 대한 보상을 실시하여 기준 용량을 설정하므로 스마트 배터리가 외부로 제공하는 배터리 잔류 용량 정보는 실재 배터리 용량에 일치된다. 그러므로 이러한 스마트 배터리를 장착하게 되는 전자 장치는 상기 스마트 배터리로부터 정확한 배터리 정보를 제공받을 수 있게 된다.According to the present invention as described above, the battery capacity is compensated for the capacity of the smart battery when learning the capacity to set the reference capacity, the battery residual capacity information provided by the smart battery to the outside is consistent with the actual battery capacity. Therefore, an electronic device equipped with such a smart battery can receive accurate battery information from the smart battery.
도 1은 종래의 스마트 배터리가 장착된 컴퓨터 시스템에서 전원 관리 시스템에 의해 전원 관리 기능이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면;1 is a view for explaining that a power management function is performed by a power management system in a computer system equipped with a conventional smart battery;
도 2는 스마트 배터리의 방전 용량의 변화에 따른 배터리 전압의 변화를 보여주는 그래프;2 is a graph showing a change in battery voltage according to a change in discharge capacity of a smart battery;
도 3은 일반적인 스마트 배터리의 회로 구성을 보여주는 도면;3 shows a circuit configuration of a general smart battery;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 배터리의 용량 학습 방법의 플로우 챠트;4 is a flowchart of a capacity learning method of a smart battery according to a preferred embodiment of the present invention;
도 5는 충전 가능한 배터리의 온도에 따른 자기 방전 특성의 변화를 보여주는 도면으로,5 is a view showing a change in the self-discharge characteristics according to the temperature of the rechargeable battery,
도 5a는 온도 증가에 따른 자기 방전 특성의 변화를, 도 5b는 다양한 온도 조건에서 자기 방전에 의한 충전 가능한 배터리의 용량 변화를 각각 보여주는 그래프이다.5A is a graph showing changes in self-discharge characteristics with increasing temperature, and FIG. 5B is a graph showing changes in capacity of a rechargeable battery due to self discharge under various temperature conditions.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings
10 : 스마트 배터리 20 : 전원 관리 시스템10: smart battery 20: power management system
30 : LCD 패널/스피커 40 : 전원 공급 장치30: LCD panel / speaker 40: power supply
50 : 운영 시스템50: operating system
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| KR19990084650A (en) | 1999-12-06 |
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