KR100531855B1 - 충방전배터리의 잔량시간 표시장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충방전배터리의 충방전 횟수와 온도를 검출하여 정확한 잔량시간을 산출 표시하는 것이며, 전류를 저장하고 출력하는 과정을 반복하는 충방전배터리; 충방전배터리의 전압을 측정하며 충방전 횟수를 누적계수하고 내부온도를 검출하는 보호부; 보호부를 통하여 충방전배터리의 정보를 검출하고 디지털 정보로 변환하는 디지털변환부; 충방전배터리의 정보를 입력하여 분석하고 각 기능부를 감시 제어를 하는 제어부; 제어부로부터 인가되는 충방전배터리의 온도 정보에 의하여 방전특성곡선 수식을 출력하는 매핑메모리; 제어부로부터 인가되는 충방전배터리의 측정전압과 측정시간과 충방전 횟수 정보와 방전특성곡선 수식을 입력하여 잔량시간을 산출하는 처리부; 처리부로부터 인가되는 잔량시간 정보를 시각적으로 표시하는 표시부를 특징으로 하고, 또한, 충방전배터리의 해당 정보를 검출 측정하는 과정; 상기 충방전배터리의 측정전압이 임계값보다 큰 값인지를 판단하는 과정; 상기 측정전압이 임계값보다 큰 값인 경우는 갱신된 종료시간으로부터 임계값보다 큰 측정시간을 빼는 연산하여 잔량시간을 산출하는 제1 연산과정; 상기 과정에서 측정전압이 임계값보다 작은값인 경우는 갱신된 종료시간으로부터 임계값보다 작은 측정시간을 빼는 연산하여 잔량시간을
산출하는 제2 연산과정; 상기 과정에서 산출된 잔량신간을 표시하는 과정을 특징으로 한다.

Description

충방전배터리의 잔량시간 표시장치 및 방법{A METHOD AND A DEVICE OF DISPLAYING REMAINED DISCHARGE TIME FOR RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 충방전배터리의 잔량시간을 표시하는 것으로, 특히, 충방전 횟수와 온도를 반영하여 정확한 잔량시간을 산출 표시하는 충방전배터리의 잔량시간 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
충방전배터리(RECHARGEABLE BATTERY)는 직류전원을 충전(CHARGING)하고 상기와 같이 충전된 전원을 방전(DISCHARGING)시키면서 직류전원을 공급하는 것으로, 이동이 자유로운 전자장비에 동작전원을 공급하는 목적으로 사용된다.
최근 이동통신장비 중에 하나인 휴대단말기의 경우에도 동작전원 공급용으로 충방전배터리를 사용하고 있으며, 통신장비의 특성상 통신 진행 중에 전원공급이 중단되면 중요한 내용의 전달이 불가능하고, 특히, 반복할 수 없는 통신내용 전달인 경우는 기회손실이 발생하는 등의 문제를 방지하기 위하여, 상기 충방전배터리의 현재 방전 가능한 잔존용량 또는 잔량을 표시한다.
상기와 같이 충방전배터리의 잔량을 표시하는 방식은, 현재 남은 용량의 크기로 표시하는 것과 소모전류를 반영하여 시간으로 표시하는 것이 있으며, 본 발명은 시간으로 표시하는 방식에 관한 것이다.
상기 충방전배터리는 특성상 충방전 횟수가 증가할수록 충방전 용량이 점차 줄어들고, 일정한 크기의 전류를 소모하여도 시간에 비례하여 감소하지 않으며, 사용되는 주변환경의 온도변화에 따라서도 충방전 용량이 변화하므로, 상기와 같은 특성을 반영하여 보다 정확한 잔량을 표시하는 방식의 개발이 필요하다.
또한, 상기 충방전배터리 제조사는 해당 충방전 특성 그래프를 제공하며, 상기 그래프는 최상의 상태인 충방전 횟수 0 회 조건에서 측정된 것을 제공한다.
이하, 종래 기술에 의한 충방전배터리의 잔량표시 방식을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
종래 기술을 설명하기 위한 것으로, 도1 은 종래 기술에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시장치 기능 구성도 이고, 도2 는 종래 기술에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시방법 순서도 이다.
상기 도1을 참조하면, 충전에 의하여 직류전원을 저장하고, 방전에 의하여 직류전원을 공급하는 것으로 반복 재사용되는 충방전배터리(10)와; 상기 충방전배터리(10)로부터 출력되는 직류(DC) 전원의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 디지털변환부(20)와; 상기 충방전배터리(10)의 방전특성곡선 그래프를 디지털화된 테이블로 변환하여 저장하고, 상기 디지털변환부(20)로부터 인가되어 매핑되는 전압에 상응하는 잔류용량을 출력하는 매핑메모리(30)와; 상기 매핑메모리(30)로부터 출력되는 잔류용량을 소비전류로 나누어 잔량시간을 산출하고 출력하는 처리부(40)와; 상기 처리부(40)로부터 출력되는 잔량시간 정보를 시각적으로 표시하는 표시부(50)와; 상기 각 기능부를 제어하고 감시하는 제어부(60)로 이루어지는 구성이다.
상기 첨부된 도2를 참조하여, 종래 기술에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시방법을 설명한다.
상기 충방전배터리(10)로부터 출력되는 현재의 아날로그 전압을 측정하는 제1 단계(S10)와; 디지털변환부(20)에서 입력하고, 디지털 전압 값으로 변환하는 제2 단계(S20)와; 해당 부하(LOAD)에 의하여 소비되는 전류값을 확인하였는지 판단하는 제3 단계(S30)와; 상기 제3 단계(S30)에서 판단하여 부하의 소비전류를 확인하지 못한 경우는, 소정 시간 간격으로 충방전배터리(10)의 전압을 측정하는 제4 단계(S40)와; 상기와 같이 소정 시간 간격으로 측정된 전압을 매핑 메모리에 저장된 방전그래프 테이블에 매핑하는 제5 단계(S50)와; 상기 단계(S50)에서 매핑된 소정 시간 간격의 전압에 상응하는 잔류용량을 계산하여 시간단위의 소비전류를 산출하고 상기 충방전배터리(10)의 최종 잔류용량을 검출하는 제6 단계(S60)와; 상기 제3 단계(S30)에서 부하의 소비전류를 확인한 경우는 상기 디지털 전압 값을 방전그래프 테이블에 매핑하는 제7 단계(S70)와; 상기 단계(S70)에서 매핑된 전압에 상응하는 잔류용량을 검출하는 제8 단계(S80)와; 상기 검출된 최종 잔류용량을 확인된 소비전류로 나누어 잔량시간을 산출하는 제9 단계(S90)와; 상기 단계(S90)에서 산출된 잔량시간을 해당 표시부(50)에 출력하여 표시하고 종료하는 제10 단계(S100)로 이루어지는 구성이다.
이하, 상기와 같은 구성에 의한 것으로, 종래 기술에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시방식을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 충방전배터리(10)로부터 출력되는 아날로그 전원은 디지털변환부(20)에 인가되어 측정되고(S10), 상기와 같이 측정된 아날로그 전압 값은 상기 디지털변환부(20)에 의하여 디지털 전압 값으로 변환되어 매핑메모리(30)에 출력된다.
상기 제어부(60)는 부하가 소비하는 전류값을 알고 있는지 확인하고(S30), 상기 단계(S30)에서 부하의 소비전류값을 알지 못하는 것으로 확인된 경우, 일정한 시간 주기로 상기 충방전배터리(10)의 출력전압값을 다시 측정한다(S40).
상기와 같이 시간주기로 측정된 충방전배터리(10)의 출력전압값을 매핑메모리(30)에 저장된 방전그래프 테이블에 매핑하고(S50), 상기 매핑에 의하여 측정된 시간주기의 잔류용량을 분석하여 시간단위의 소비전류를 산출하는 동시에 최종 잔류용량을 검출한다(S60).
또한, 상기 단계(S30)에서 판단하여 부하(LOAD)의 소비전류를 확인하여 이미 알고 있는 경우, 상기 제어부(60)는 디지털변환부(20)로부터 출력된 전압값을 매핑메모리(30)의 방전그래프 테이블에 매핑하여(S70), 상기 충방전배터리(10)의 현재 잔류용량을 검출한다(S80).
상기와 같이 부하의 소비전류를 이미 확인하였거나 또는 계산에 의하여 산출하고, 충방전배터리(10)의 현재 시점에 대한 잔류용량을 검출한 상태에서, 상기 제어부(60)는 처리부(40)를 제어하여 상기 검출된 잔류용량을 소비전류로 나누는 산출처리를 하므로 잔량시간을 계산하고(S90), 상기와 같이 계산된 잔량시간은 상기 충방전배터리(10)의 잔류용량을 부하(LOAD)가 소모하는 소비전류를 기준으로 계속 소모할 수 있는 시간을 나타내며, 상기 제어부(60)의 제어에 의하여 해당 표시부(50)에 인가하므로, 상기 충방전배터리(10)를 계속하여 더 사용할 수 있는 시간을 표시한다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 충방전배터리(10)의 충방전 횟수가 증가할수록 충전용량이 계속 일정하게 감소하는 특성을 반영하지 못하였으므로, 실제적인 잔량시간을 정확하게 표시하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기와 같은 종래 기술은 상기 충방전배터리(10)의 잔존용량이 시간에 따라 선형적으로 감소하는 것을 전제로 하는 것으로, 실제로는 시간에 의하여 선형적으로 감소하지 않는 특성에 의하여, 잔존용량 또는 잔량을 정확하게 표시하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기와 같은 종래 기술은 상기 충방전배터리(10)의 잔존용량이 전압에 대하여 일대일 대응(ONE TO ONE MAPPING)하는 것을 전제로 하고 있으나, 실제로 일대일 대응하지 못하는 특성에 의하여 잔존용량 또는 잔량을 정확하게 표시하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기 충방전배터리(10)는 주변 사용환경의 온도에 의하여 내부 온도가 변화하게 되고, 상기와 같은 온도변화에 의하여 방전특성이 변화하는 것을 반영하지 못하므로, 정확한 잔량시간을 표시하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기 충방전배터리(10) 제조사에서 제공하는 방전특성곡선을 디지털화하여 테이블로 저장하는 매핑메모리(30)가 많은 메모리용량을 필요로 하므로 크기가 커지고 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
본 발명은 충방전배터리의 충방전 횟수와 온도변화를 반영하여 잔존용량을 정확하게 검출하고 부하의 소모전류로 나누어 잔량시간을 정확하게 산출 및 표시하는 충방전배터리의 잔량시간 표시장치 및 방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 충전으로 전류를 저장하고, 방전으로 전류를 출력하는 과정을 반복하는 충방전배터리와; 상기 충방전배터리를 충방전하고 전압을 측정하며 충방전 횟수를 누적계수하고 저항값 변화에 의하여 내부온도를 검출하는 보호부와; 상기 보호부를 통하여 충방전배터리의 측정전압, 충방전 횟수, 온도를 검출하고 디지털 정보로 변환하는 디지털변환부와; 상기 디지털변환부로부터 충방전배터리의 정보를 입력하여 분석하고 각 기능부를 감시하며 해당 제어를 하는 제어부와; 상기 제어부로부터 인가되는 충방전배터리의 온도 정보에 의하여 해당 방전특성곡선 수식을 출력하는 매핑메모리와; 상기 제어부로부터 인가되는 충방전배터리의 측정전압과 측정시간과 충방전 횟수 정보와 방전특성곡선 수식을 입력하여 잔량시간을 산출하는 처리부와; 상기 처리부로부터 인가되는 잔량시간 정보를 시각적으로 표시하는 표시부로 이루어져 구성되는 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 충방전배터리의 전압, 충방전 횟수, 내부 온도를 검출 측정하고 해당 방전특성곡선 수식을 읽는 과정과; 상기 과정에서 충방전배터리의 측정전압이 임계값보다 큰 값인지를 판단하는 과정과; 상기 과정에서 판단하여 측정전압이 임계값보다 큰 값인 경우는 충방전 횟수가 반영된 종료시간으로부터 임계값보다 큰 경우의 측정시간을 빼는 연산하여 잔량시간을 산출하는 제1 연산과정과; 상기 과정에서 판단하여 측정전압이 임계값보다 작은값인 경우는 충방전횟수가 반영된 종료시간으로부터 임계값보다 작은 경우의 측정시간을 빼는 연산하여 잔량시간을 산출하는 제2 연산과정과; 상기 과정에서 산출된 잔량시간을 표시부에 표시하는 과정으로 이루어진 특징이 있다.
이하, 본 발명에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도3 은 본 발명에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시장치 기능 구성도 이고, 도4 는 본 발명에 의한 보호부의 상세 기능 구성도 이며, 도5 는 본 발명의 매핑메모리에 저장되는 충방전배터리 방전특성곡선 예시도 이고, 도6 은 본 발명에 의하여 측정전압 대 잔량시간의 방전특성곡선을 2개 원 방정식으로 수식화하는 예시도 이며, 도7 은 본 발명의 일 예에 의한 0.04 기울기의 충방전 횟수 대 충전용량 특성곡선 예시도 이고, 도8 은 본 발명에 의한 충방전 횟수가 반영된 방전특성곡선 예시도 이며, 도9 는 본 발명에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시방법 순서도 이다.
상기 도3을 참조하면, 본 발명에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시장치는, 충전(CHARGING)으로 전류를 저장하고, 방전(DISCHARGING)으로 상기 저장된 전류를 출력하는 과정을 반복하는 충방전배터리(RECHARGEABLE)(100)와,
상기 충방전배터리(100)를 충방전하고, 전압을 측정하며, 충방전 횟수를 누적계수(ACCUMULATING COUNT)하고, 저항값 변화에 의하여 변화되는 내부온도를 검출하는 것으로, 상기 충방전배터리(100)에 입출력되는 전압을 소정 범위로 제한하여 과충방전(OVER CHARGING/DISCHARGING)을 차단하고 현재 전압(Vme)을 측정하는 제한부(112); 상기 충방전배터리(100)의 충방전 횟수(N)를 누적계수(ACCUMULATING COUNT)하는 계수부(114); 상기 충방전배터리(100)의 내부저항값 변화를 감지하여 온도변화를 검출하는 온도부(116)로 이루어지는 보호부(110)와,
상기 보호부(110)를 통하여 충방전배터리의 측정전압(Vme: Vmeasure), 충방전 횟수, 온도를 검출하고 디지털(DIGITAL) 정보로 변환하는 디지털변환부(120)와,
상기 디지털변환부(120)로부터 상기 충방전배터리(100)의 정보를 입력하여 분석하고 각 기능부를 감시하며 해당 제어를 하는 것으로, 상기 디지털변환부(120)를 통하여 충방전배터리(100)의 측정전압(Vme)과 충방전 횟수(N)와 내부온도를 디지털 값으로 입력하고, 상기 입력된 측정전압(Vme)과 내부온도를 매핑메모리(140)에 인가하여 해당 방전특성곡선을 확인하며, 상기와 같이 확인된 방전특성곡선 수식과 측정전압(Vme)과 충방전 횟수(N) 정보를 처리부(150)에 출력하는 제어부(130)와,
상기 제어부(130)로부터 인가되는 상기 충방전배터리(100)의 온도 정보에 의하여 해당 방전특성곡선 수식을 출력하는 것으로, 상기 충방전배터리(100)의 각각 내부 온도별로 전압 대 잔류시간 방전특성곡선을 (y-a)**2 = (x-b)**2 와 (y-c)**2 = (x-d)**2으로, 그리고, 2개의 원 방정식을 각각 r**2 UPPER = a**2 + b**2 와 r**2 LOWER = c**2 + d**2 으로 수식화하여 저장하고, 입력되는 온도값에 해당하는 방전특성곡선을 출력하는 매핑메모리(140)와,
상기 제어부(130)로부터 인가되는 충방전배터리(100)의 측정전압(Vme)과 측정시간(Tme: Tmeasure)과 충방전 횟수(N) 정보와 방전특성곡선 수식을 입력하여 잔량시간(Tre: Tremain)을 산출하는 것으로, 상기 제어부(130)로부터 입력되는 충방전배터리(100)의 방전특성곡선 수식과 측정전압(Vme)과 충방전 횟수(N) 정보를 와 와 와 와 의 수식으로 연산처리하여 잔량시간(Tre: Tremain)을 산출하고 출력하는 처리부(150)와,
상기 처리부(150)로부터 인가되는 잔량시간(Tre) 정보를 시각적으로 표시하는 표시부(160)로 이루어져 구성된다.
이하, 상기와 같은 구성의 본 발명은 첨부된 도3 내지 도8을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 충방전배터리(100)는 다수 충전 및 방전을 하는 것으로, 충전으로 입력 저장된 전류를 방전으로 출력하여 부하(LOAD) 또는 전자장비, 일 예로, 휴대단말기의 동작전원으로 사용하는 것으로, 충방전 횟수(N)에 따라 상기 도7과 같이 충전용량이 일정하게 줄어들고, 상기 도7 은 일 예로, 기울기 0.04에 의하여 일정하게 충전용량이 감소하는 충방전배터리(100)의 특성곡선을 보여준다.
상기 첨부된 도5 는, 충방전배터리(100)를 생산하여 판매하는 업체(MAKER)에서 제공하는 방전특성곡선이며, 상기 충방전배터리(100)를 해당 소모전류로 일정하게 소모하는 상태에서, 사용환경의 주변온도 또는 내부발생 열에 의한 온도에 의하여 각각 상이한 방전특성곡선을 형성하고 있음을 보여준다.
상기 충방전배터리(100)는 방전할 수 있는 전류를 모두 소모한 상태의 전압을 컷오프(CUTOFF) 전압이라고 하며, 일반적으로 3 볼트(V)의 전압이고, 상기 컷오프 전압이 되면 충방전배터리(100)의 손상을 방지하기 위하여 과방전 되지 않도록 하며, 상기 보호부(110)를 구성하는 제한부(112)에 의하여 과방전을 차단하고, 상기 휴대단말기에 동작전원을 공급하지 않는 종료전압(Vsd)은 상기 컷오프 전압보다 약간 높은 전압으로 설정한다.
상기 보호부(110)의 제한부(112)는 과방전을 차단하는 동시에 과충전을 차단하며, 상기 충방전배터리(100)의 현재 전압을 측정하고, 상기 계수부(114)는 상기 충방전배터리(100)의 충방전 횟수를 누적계수하며 해당 제어신호에 의하여 출력하며, 상기 온도부(116)는 충방전배터리(100)의 주변온도 변화에 의하여 또는 충방전에 의하여 내부온도가 변화하고, 상기와 같이 충방전배터리(100)의 내부 온도가 변화되면 내부저항값이 변화하며 상기와 같이 변화하는 내부저항값을 감지하고 측정하여 상기 충방전배터리(100)의 내부온도를 상대적으로 측정 출력하고, 상기와 같이 내부온도를 측정하는 것은, 상기 첨부된 도5와 같이 충방전배터리(100)가 내부온도에 따라서 방전특성곡선이 각각 상이하기 때문이다.
상기와 같이 보호부(110)에서 검출 측정된 충방전배터리(100)의 측정전압, 충방전 횟수, 내부 온도값들은 아날로그(ANALOG) 값이므로, 디지털변환부(120)에 의하여 디지털(DIGITAL) 값으로 변환되고 상기 제어부(130)에 인가된다.
상기 제어부(130)는 입력된 값들을 분석하고, 상기 충방전배터리(100)의 온도값을 상기 매핑메모리(140)에 출력하여, 상기 온도에 의한 방전특성곡선을 나타내는 수식을 상기 매핑메모리(140)로부터 읽어온다.
상기 첨부된 도6 은, 상기 도5에 도시된 방전특성곡선을 2개의 원 방정식으로 변환하고, 각 전압의 기준점을 도시한 것으로, 상기 각각의 방전특성곡선을 반경이 크고 위쪽에 위치하는 제1 원과 반경이 작고 아래쪽에 위치하는 제2 원으로 수식화하여 표현함을 보여주고, 상기 제1 원은 a(에이) 와 b(비) 점을 중심으로 하는 원 r**2 UPPER = a**2 + B**2, (y-a)**2 = (x-b)**2 로 표현하며, 제2 원은 c(시) 와 d(디) 점을 중심으로 하는 원 r**2 LOWER = c**2 + d**2, (y-c)**2 = (x-d)**2 로 표현한다.
또한, 상기 도6에서, 제1 원과 제2 원이 만나는 지점을 임계값으로 하여, 임계전압(Vth)으로 설정하고 상기 임계전압의 x(엑스) 축 값은 제2 원에 의한 x(엑스) 축 중심값인 d(디) 값이 되며, 상기 셧다운(SHUTDOWN) 전압 또는 종료전압(Vsd: Vshutdown)은 종료시간(Tsd: Tshutdown)이 되고, 상기 종료전압(Vsd)은 일 예에 의한 휴대단말기의 각종 운용 프로그램이 동작하지 못하는 전압이다.
상기 제어부(140)는, 상기 충방전배터리(100)로부터 검출되어 측정된 측정전압(Vme), 충방전 횟수(N), 상기 매핑 메모리(140)로부터 읽은 것으로 온도에 해당하는 방전특성곡선 수식의 정보를 상기 처리부(150)에 인가하고, 상기 처리부(150)는 상기와 같이 입력된 정보를 이용하여 충방전배터리(100)를 계속 사용할 수 있는 잔량시간(Tre: Tremain)을 다음과 같이 분석한다.
상기 충방전배터리(100)의 측정전압(Vme)은 y 축이며, 상기 측정된 전압이 임계값에 의한 전압보다 큰지 또는 작은지에 따라 x 축의 값은 다음 수식과 같은 두 가지의 경우가 존재한다.
(수식 1)
상기 y축의 측정전압(Vme)에 의한 x 축의 측정시간(Tme)을 상기 도6을 참조하면, 다음 수식과 같이 표현된다.
(수식 2)
상기 도6을 참조하면, 충방전배터리(100)의 추가 사용이 가능한 잔량시간(Tre)은 다음 수식과 같이 표현할 수 있다.
(수식 3)
Tremain = Tshutdown - Tmeasure
상기 도6 의 방전특성곡선은, 일 예로 검출된 충방전배터리(100)의 내부온도에 의한 것으로, 상기 온도가 상이할 경우 방전특성곡선이 상이하므로, 제1 원과 제2 원의 중심점이 상이하게 되며, 상기 방전특성곡선의 형태에 따라서, 원 방정식이 아니고 타원 방정식이 될 수 있다.
상기와 같이 각각의 온도에 의한 충방전배터리(100)의 방전특성곡선을 수식화한 2개의 원 방정식 또는 타원 방정식은 매핑메모리(140)에 필요한 다수가 기록되어 저장되고, 상기 제어부(130)에 온도 값 입력 및 해당 제어신호에 의하여 출력된다.
따라서, 종래의 매핑메모리(30)는 온도에 의한 다수 방전특성곡선을 일일이 디지털화하여 기록하므로 많은 크기의 메모리(MEMORY)가 필요하였으나, 본 발명에서는 해당 수식들을 기록하므로, 매핑메모리(140)의 메모리 크기를 대폭적으로 작게하는 장점이 있다.
또한, 상기 충방전배터리(100)는 그 특성상, 충방전 횟수(N)가 증가할수록 충전용량이 일정한 비율로 감소하며, 상기 도7에 일 예로, 0.04의 기울기를 갖는 충방전 횟수(N) 대비 충전용량(%) 특성표가 도시되어 있다.
상기 도7을 참조하면, 충방전 횟수(N)와 충전용량(%) 사이에는 정확히 선형(LINEAR) 적인 관계가 존재하고, 상기 도7의 특성표는 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있다.
(수식 4)
y = -0.04x + 100
상기 일 예에 의한 도6의 방전특성곡선은, 상기 수식에 의한 충방전 횟수(N)가 적용되는 경우의 상기 첨부된 도8과 같이 아래의 제2 원 또는 타원의 중심축이 왼쪽으로 이동하고, 상기의 이동은 충방전 횟수(N)에 의하여 선형적으로 이동한다.
즉, 상기 도8을 참조하면, 충방전 횟수(N)가 증가할수록 일정한 종료전압(Vsd)에 일치되기 위하여, 종료시간(Tsd)에 변동(ΔT)이 생기므로, 새로이 갱신된 종료시간(T'sd)이 검출 또는 산출된다.
상기 충방전 횟수(N)가 반영된 것으로, 갱신된 종료시간(T'sd)은 다음 수식으로 표현한다.
(수식 5)
상기와 같이 충방전 횟수(N)에 의하여 종료시간(Tsd)이 갱신된 종료시간(T'sd)으로 바뀌므로, 아래쪽 특성곡선을 나타내는 식은 다음 식과 같이 변경된다.
(수식 6)
(y-c)**2 = (x - d + 4 * (10**-4) * N * Tshutdown)**2
상기와 같이 충방전 횟수(N)를 고려하면, 잔량시간((Tre: Tremain)과 측정시간(Tme: Tmeasure)은 다음 수식과 같이 표현된다.
(수식 7)
상기와 같은 수식을 매핑메모리(140)로부터 읽은 제어부(130)는, 상기 수식과 측정전압(Vme)과 충방전 횟수(N) 정보를 상기 처리부(150)에 인가하고, 상기 처리부(150)의 연산에 의하여 필요한 잔량시간(Tre)을 산출하며, 상기 산출된 잔량시간(Tre) 정보는 표시부(160)에 의하여 시각적으로 시간정보로 표시되도록 한다.
이하, 본 발명에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
상기 충방전배터리(100)의 전압(Vme)을 보호부(110)에 의하여 측정하고 디지털변환부(120)에 의하여 디지털 값의 신호로 변환하며(S110); 상기 충방전배터리(100)의 충방전 횟수(N), 내부 온도를 상기 보호부(110)를 통하여 검출 측정하고 디지털변환부(120)에 의하여 디지털 값의 신호로 변환하며, 상기 검출된 온도에 해당하는 방전특성곡선 수식을 읽는(S120) 측정과정과,
상기 측정과정에서 충방전배터리(100)의 측정전압(Vme)이, 충방전배터리(100)의 검출 측정된 내부 온도에 의한 해당 방전특성곡성을 표시하는 2개의 수식에 의하여 2개의 원 또는 타원이 만나는 지점의 전압값인 임계값에 의한 전압(Vth)보다 큰 값인지를 판단하는 과정(S130)과,
상기 판단과정(S130)에서 판단하여 측정전압(Vme)이 임계값(Vth)보다 큰 값인 경우는 충방전 횟수(N)가 반영된 것으로, 상기 충방전배터리(100)의 온도에 의한 방전특성곡선에서 전원으로 사용할 수 없는 종료전압(Vsd)이 검출되는 시간의 갱신된 종료시간(T'sd)으로부터 임계값(Vth)보다 큰 경우의 측정시간(Tme)을 빼는 연산하여 잔량시간(Tre)을 산출하는 것으로, 종료시간(Tsd)으로부터 충방전 횟수(N)가 반영된 충전용량을 곱한 종료시간(Tsd)을 빼어 개선된 종료시간(T'sd)을 산출하고; 상기 충방전배터리(100)의 측정전압(Vme)으로부터 제1 원 또는 타원의 에이(a) 값을 뺀 절대값을 비(b) 값으로부터 빼어, 상기 수식 Tme = b - |Vme - a| (Tme: 측정시간, b: 제1 원의 x 축 중심값, Vme: 측정전압, a: 제1 원의 y 축 중심값)에 의하여 계산하여 측정시간값(Tme)으로 하고; 상기 개선된 종료시간(T'sd)으로부터 상기 측정시간(Tme)을 빼어 잔량시간(Tre)으로 설정하는 제1 연산과정(S140)과,
상기 판단과정(S130)에서 판단하여 측정전압(Vme)이 임계값(Vth)보다 작은값인 경우는, 충방전 횟수(N)가 반영되어 갱신된 종료시간(T'sd)으로부터 임계값(Vth)보다 작은 경우의 측정시간(Tme)을 빼는 연산하여 잔량시간(Tre)을 산출하는 것으로, 종료시간(Tsd)으로부터 충방전 횟수(N)에 의한 충전용량을 곱한 종료시간(Tsd)을 빼어 개선된 종료시간(T'sd)을 산출하고; 충방전배터리(100)의 측정전압(Vme)으로부터 제2 원 또는 타원의 시(c) 값을 뺀 절대값을 종료시간(Tsd)과 충방전 횟수(N)와 백분율(%)에 의한 용량감소량을 곱한 값에 더하는 연산을 하고, 상기 연산결과를 제2 원 또는 타원의 디(d) 값으로부터 빼는 것으로, 수식 Tme = d - 4 * 10 **(-4) * N * Tsd + |Vme - a| (Tme: 측정시간, d: 제2 원의 x 축 중심값, N: 충방전횟수, Tsd: 종료시간, Vme: 측정전압, c: 제2 원의 y 축 중심값)에 의하여 계산하여 측정시간(Tme)값으로 하고, 상기 개선된 종료시간(T'sd)으로부터 상기 측정시간(Tme)을 빼어 잔량시간(Tre)으로 설정하는 제2 연산과정(S150)과,
상기 과정에서 산출된 잔량시간(Tre)을 표시부(160)에 표시하는 과정으로 이루어지는 구성이다.
이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 충방전배터리 잔량시간 표시방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 충방전배터리(100)의 전압(Vme)을 측정하여 디지털 값의 신호로 변환하는(S110) 동시에 충방전 횟수(N)와 온도를 검출하여 디지털 값의 신호로 변환하고, 상기와 같이 검출 측정된 내부 온도에 의한 해당 방전특성곡선 수식을 매핑메모리(140)로부터 읽으며(S120), 상기 읽은 방전특성곡선 수식을 분석하여 충방전배터리(100)의 측정된 전압(Vme)이 임계전압(Vth) 보다 큰 값의 전압인지 또는 작은값의 전압인지를 판단한다(S130).
상기 판단에서(S130), 측정전압(Vme)이 임계전압(Vth) 보다 큰 값인 경우, 상기 수식5와 같이 갱신된 종료시간(T'sd)을 구하고, 상기 수식 7과 같이 잔량시간(Tre)과 측정시간(Tme) "Tme = b - |Vme - a|"를 각각 구한다(S140).
또한, 상기 판단에서(S130), 측정전압(Vme)이 임계전압(Vth) 보다 작은 경우, 상기 수식5와 같이 갱신된 종료시간(T'sd)을 구하고, 상기 수식 7과 같이 잔량시간(Tre)과 측정시간(Tme) "Tme = d - 4 * 10 **(-4) * N * Tsd + |Vme - c|"를 각각 구한다(S150).
상기와 같이 구한 충방전배터리(100)의 잔량시간(Tre) 정보를 상기 표시부(160)에 시각적으로 표시하므로, 더 사용할 수 있는 시간을 확인한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 충방전배터리의 잔류용량을 온도와 충방전 횟수가 반영된 정확한 시간정보로 표시하는 산업적 이용효과가 있다.
또한, 충방전배터리의 온도에 따른 각 특성곡선을 2개의 원 또는 타원 방정식으로 표현하여 저장하고 참조하므로, 메모리의 량을 줄이고 제품의 크기를 작게하며 비용을 저렴하게 하는 산업적 이용효과가 있다.
또한, 충방전배터리의 잔류용량을 시간정보로 표시하므로, 계속 사용할 수 있는 시간을 용이하게 확인하는 사용상 편리한 효과가 있다.
도1 은 종래 기술에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시장치 기능 구성도,
도2 는 종래 기술에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시방법 순서도,
도3 은 본 발명에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시장치 기능 구성도,
도4 는 본 발명에 의한 보호부의 상세 기능 구성도,
도5 는 본 발명 매핑메모리에 저장되는 충방전배터리 방전특성곡선 예시도,
도6 은 본 발명에 의하여 측정전압 대 잔량시간의 방전특성곡선을 2개 원방정식으로 수식화하는 예시도,
도7 은 본 발명의 일 예에 의한 0.04 기울기의 충방전 횟수 대 충전용량 특성곡선 예시도,
도8 은 본 발명에 의한 충방전 횟수가 반영된 방전특성곡선 예시도,
도9 는 본 발명에 의한 충방전배터리의 잔량시간 표시방법 순서.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **
100 : 충방전배터리 110 : 보호부 112 : 제한부
114 : 계수부 116 : 온도부 120 : 디지털변환부
130 : 제어부 140 : 매핑메모리 150 : 처리부
160 : 표시부

Claims (13)

  1. 충전으로 전류를 저장하고, 방전으로 전류를 출력하는 과정을 반복하는 충방전배터리와,
    상기 충방전배터리를 충방전하고 전압을 측정하며 충방전 횟수를 누적계수하고 저항값 변화에 의하여 내부온도를 검출하는 보호부와,
    상기 보호부를 통하여 충방전배터리의 측정전압, 충방전 횟수, 온도를 검출하고 디지털 정보로 변환하는 디지털변환부와,
    상기 디지털변환부로부터 충방전배터리의 정보를 입력하여 분석하고 각 기능부를 감시하며 해당 제어를 하는 제어부와,
    상기 제어부로부터 인가되는 충방전배터리의 온도 정보에 의하여 해당 방전특성곡선 수식을 출력하는 매핑메모리와,
    상기 제어부로부터 인가되는 충방전배터리의 측정전압과 측정시간과 충방전 횟수 정보와 방전특성곡선 수식을 입력하여 잔량시간을 산출하는 처리부와,
    상기 처리부로부터 인가되는 잔량시간 정보를 시각적으로 표시하는 표시부로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 보호부는,
    상기 충방전배터리에 입출력되는 전압을 소정 범위로 제한하여 과충방전을 차단하고 현재 전압을 측정하는 제한부와,
    상기 충방전배터리의 충방전 횟수를 누적 계수하는 계수부와,
    상기 충방전배터리의 내부저항값 변화를 감지하여 온도변화를 검출하는 온도부로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 디지털변환부를 통하여 충방전배터리의 측정전압과 충방전 횟수와 내부온도를 디지털 값으로 입력하고, 상기 입력된 측정전압과 내부온도를 상기 매핑메모리에 인가하여 해당 방전특성곡선을 확인하며, 상기와 같이 확인된 방전특성곡선 수식과 측정전압과 충방전 횟수 정보를 처리부에 출력하는 구성을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 매핑메모리는,
    상기 충방전배터리의 각 내부 온도별로 전압 대 잔류시간 방전특성곡선을 다음의 수식으로 저장하고, 입력되는 온도값에 해당하는 방전특성곡선을 출력하는 구성을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시장치.
    수식;
    (y-a)**2 = (x-b)**2
    (y-c)**2 = (x-d)**2
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 제어부로부터 입력되는 충방전배터리의 방전특성곡선 수식과 측정전압과 충방전 횟수 정보를 다음 수식으로 연산처리하여 잔류시간을 산출하고 출력하는 구성을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시장치.
    수식;
  7. 충방전배터리의 전압, 충방전 횟수, 내부 온도를 검출 측정하고 해당 방전특성곡선 수식을 읽는 과정과,
    상기 과정에서 충방전배터리의 측정전압이 임계값보다 큰 값인지를 판단하는 과정과,
    상기 과정에서 판단하여 측정전압이 임계값보다 큰 값인 경우는 충방전 횟수가 반영되어 갱신된 종료시간으로부터 임계값보다 큰 경우의 측정시간을 빼는 연산하여 잔량시간을 산출하는 제1 연산과정과,
    상기 과정에서 판단하여 측정전압이 임계값보다 작은값인 경우는 충방전 횟수가 반영되어 갱신된 종료시간으로부터 임계값보다 작은 경우의 측정시간을 빼는 연산하여 잔량시간을 산출하는 제2 연산과정과,
    상기 과정에서 산출된 잔량시간을 표시부에 표시하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 임계값은,
    충방전배터리의 방전특성곡성을 표시하는 2개의 수식에 의하여 2개의 원이 만나는 지점의 전압값인 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시방법.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 종료시간은,
    충방전배터리의 방전특성곡선에서 전원으로 사용할 수 없는 종료전압이 검출되는 시간인 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시방법.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 제1 연산과정은,
    종료시간으로부터 충방전 횟수에 의한 충전용량을 곱한 종료시간을 빼어 개선된 종료시간을 산출하는 과정과,
    충방전배터리의 측정전압으로부터 제1 원의 에이 값을 뺀 절대값을 비 값으로부터 빼어 측정시간값으로 하는 과정과,
    상기 개선된 종료시간으로부터 상기 측정시간을 빼어 잔량시간으로 설정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 측정시간값은,
    수식 Tme = b - |Vme - a| (Tme: 측정시간, b: 제1 원의 x 축 중심값, Vme: 측정전압, a: 제1 원의 y 축 중심값)에 의하여 계산하는 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시방법.
  12. 제7 항에 있어서, 상기 제2 연산과정은,
    종료시간으로부터 충방전 횟수에 의한 충전용량을 곱한 종료시간을 빼어 개선된 종료시간을 산출하는 과정과,
    충방전배터리의 측정전압으로부터 제2 원의 시 값을 뺀 절대값을 종료시간과 충방전 횟수와 백분율에 의한 용량감소량을 곱한 값에 더하는 연산을 하고, 상기 연산결과를 제2 원의 디 값으로부터 빼어 측정시간값으로 하는 과정과,
    상기 개선된 종료시간으로부터 상기 측정시간을 빼어 잔량시간으로 설정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 측정시간값은,
    수식 Tme = d - 4 * 10 **(-4) * N * Tsd + |Vme - c| (Tme: 측정시간, d: 제2 원의 x 축 중심값, N: 충방전 횟수, Tsd: 종료시간, Vme: 측정전압, c: 제2 원의 y 축 중심값)에 의하여 계산하는 것을 특징으로 하는 충방전배터리의 잔량시간 표시방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877299B1 (ko) * 2006-08-16 2009-01-13 조성용 배터리의 전압측정 및 신호발생 장치
KR101040429B1 (ko) * 2010-01-05 2011-06-09 주식회사 엘지화학 배터리 제어장치 및 방법
KR101438937B1 (ko) * 2012-12-07 2014-09-11 현대자동차주식회사 리튬황 배터리 잔존 용량 측정 방법
KR101718333B1 (ko) * 2017-01-09 2017-03-21 홍현정 하이브리드 충방전 시스템
KR102199384B1 (ko) * 2018-12-24 2021-01-06 성창 주식회사 Dc ups에 의해 제공되는 전력의 분산 공급 제어 시스템
CN111123129B (zh) * 2019-12-24 2021-12-28 天能电池集团股份有限公司 一种铅蓄电池容量检测方法
KR20240086348A (ko) * 2022-12-09 2024-06-18 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 방전 진단 장치 및 그의 동작 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180064220A (ko) * 2016-12-05 2018-06-14 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 방법
WO2018105881A1 (ko) * 2016-12-05 2018-06-14 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 방법
CN109416390A (zh) * 2016-12-05 2019-03-01 株式会社Lg化学 电池管理装置及其方法
KR102038610B1 (ko) * 2016-12-05 2019-10-30 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 방법
US11073566B2 (en) 2016-12-05 2021-07-27 Lg Chem, Ltd. Battery management apparatus and method thereof

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