KR101511886B1

KR101511886B1 - 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR101511886B1
Application number: KR1020137020089A
Authority: KR
Inventors: 웨인 더블유. 발란타인; 그레고리 알. 블랙; 로버트 엠. 존슨; 러셀 엘. 심슨
Original assignee: 모토로라 모빌리티 엘엘씨
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2015-04-13
Also published as: CN103477301B; CN103477301A; US8671291B2; KR20130114698A; WO2012092079A1; US20120173910A1

Abstract

에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법(200)이 개시된다. 방법(200)은 전원 호스트에 데이터 버스에 의해 접속되는 전원 클라이언트에서의 배터리 충전 방법을 포함할 수 있다. 방법(200)은 전원 호스트의 상태를 검출하는 단계(210); 호스트로부터 클라이언트로의 전류의 제한을 결정하는 단계(220); 배터리 충전 전류에 제한의 일부분을 할당하는 단계(230); 및 호스트로부터의 전류가 추천된 제한보다 더 크고 결정된 양보다 더 작거나 같도록 배터리 충전 전류에서 클라이언트의 배터리를 충전하는 단계(240)를 포함한다. 따라서, 클라이언트 디바이스는, 호스트 디바이스의 조건들에 의해 허용되는 경우, 포트 전류가 500mA의 USB 포트 제한과 같은 추천된 제한을 초과하게 하는 레이트에서 확실하게 충전할 수 있다. 유리하게는, 방법은, 충전 동안 동일한 호스트 디바이스에 접속된 다른 클라리언트들의 수에도 불구하고 클라이언트 배터리의 충전 시간을 신속하게 하도록 보조할 수 있으며, 따라서, 사용자의 대기 시간을 최소화한다.

Description

에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR CHARGING ENERGY STORAGE DEVICES}

본 개시내용은 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

배경으로서, 허브, 예컨대, 유니버셜 직렬 버스(USB) 허브는 호스트 시스템에 디바이스들을 접속시키기 위해 이용가능한 더 많은 포트들이 존재하도록 단일 USB 포트를 몇몇 개로 확장하는 디바이스이다. 더 많은 상세 내용에 대해서는 www.usb.org를 참조하라.

USB 허브들은 컴퓨터들, 무선 통신 디바이스들, 키보드들, 모니터들, 프린터들 등과 같은 장비 내로 종종 장착된다. 이러한 디바이스가 많은 USB 포트들을 가지는 경우, 이들은 모두 일반적으로, 각각의 포트가 독립적인 USB 회로를 가진다기 보다는, 하나 또는 2개의 내부 USB 허브들로부터 유래한다. 이는 개인용 컴퓨터(PC)들에 있어서 매우 일반적인 구현예이다.

물리적으로 분리된 USB 허브들은 광범위한 폼 팩터들이 되는데, 즉, 긴 케이블과 접속가능한 외부 박스들(네트워크 허브와 유사하게 보임)로부터, USB 포트 내에 직접 플러그인될 수 있는 소형 설계까지이다. 중간 경우, 물리적 포트 혼잡으로부터 떨어진 작은 허브에 약간 거리를 둔 집적 6인치 케이블을 통상적으로 사용하며, 물론 가용 포트들의 개수를 증가시키는, "짧은 케이블" 허브들이 존재한다. 랩톱 컴퓨터들에 많은 USB 포트들이 구비될 수 있지만, 외부 USB 허브는 모든 디바이스들의 원스텝 착탈을 가능하게 하기 위해 몇몇 에브리데이 디바이스들(마우스 및 프린터와 같은)을 단일 허브 내로 통합할 수 있다.

버스-구동 허브는 컴퓨터의 USB 인터페이스와 같은 USB 호스트로부터 모든 자신의 전력을 끌어내는 허브이다. 이것은 별도의 전력 접속을 사용하지 않는다. 그러나 많은 디바이스들은 이 방법이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 전력을 요구하며, 이러한 타입의 허브에서는 작동하지 않을 것이다.

USB 2.0 규격은 포트당 전류(전력에 관련된)가 100mA에서 최대 전체 500 mA까지의 단위로 할당되는 것을 언급한다. (USB 3.0 규격은 전류가 포트당 150mA 및 최대 900mA의 단위로 할당되는 것을 언급한다. 이 문서 내의 개념들 및 예들 중 다수가 USB 2.0 규격에 관한 것이지만, 이해되어야 하는 바와 같이, 이들은 상이한 값들을 가지고 USB 3.0에 동일하게 적용한다.) 따라서, 컴플라이언트 버스 구동 허브는 각각이 100mA의 추천된 제한을 가지는 4개를 초과하지 않는 다운스트림 포트들을 가질 수 있으며, (하나의 유닛이 허브 자체에 대해 요구되므로) 다운스트림 디바이스들에 대해 전체 4개 초과의 100mA 전류 단위들을 공급할 수 없다. 디바이스가 플러그인된 포트에 의해 공급될 수 있는 것보다 디바이스에 의해 더 많은 전류 단위들이 요구되는 경우, 운영 체제는 일반적으로 이를 사용자에게 보고한다.

반면, 자가-구동 허브는 외부 전원 유닛으로부터 자신의 전력을 취하고 따라서 모든 포트에 (500 mA의 추천된 제한까지) 전체 전력을 제공할 수 있는 허브이다. 많은 허브들이 버스 구동 또는 자가 구동 허브들로서 동작할 수 있다.

그러나, 실제로 버스-구동됨에도 불구하고 스스로를 자가 구동되는 것으로서 호스트에게 통지하는 많은 넌-컴플라이언트 허브들이 시장에 존재한다. 동일하게, 이러한 사실을 통지하지 않고(또는 실제로 종종 스스로를 USB 디바이스들로서 전혀 식별하지 않고) 100 mA 초과의 추천 제한을 사용하는 다수의 넌-컴플라이언트 디바이스들이 존재한다. 이들 허브들 및 디바이스들은 전력의 사용에 있어서 더 많은 유연성을 허용하지만(특히, 많은 디바이스들이 100mA 보다 훨씬 더 작게 사용하며, 많은 USB 포트들은 오버로드 셧오프되기 전에 500mA 추천 제한을 초과하여 공급할 수 있음), 이들은 전력 문제점들을 진단하기에 더 어렵게 만들 수 있다.

일부 구동된 허브들은 모든 포트 상에서 500mA 로드를 지원하기에 충분한 전력을 공급하지 않는다. 예를 들어, 많은 7 포트 허브들은, 실제로 7개 포트들이 7 x 0.5 = 3.5 A의 최댓값, 더하기 허브 자신에 대한 전력을 끌어낼 수 있는 경우, 1A 전력 어댑터에 딸려 있다. 사용자가 많은 저전력 디바이스를 접속시킬 가능성이 크며 오직 하나 또는 두개 만이 전체 500mA를 요구한다는 것이 가정된다.

에너지 저장 디바이스들을 충전시키기 위한 개선된 방법 및 디바이스에 대한 필요성이 존재한다. 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 등과 같은 전자 디바이스들에 대해 배터리 용량들이 계속 증가하여, 더 긴 충전 시간이 걸린다. 예를 들어, 500mA의 제한된 USB 공급을 이용한 USB 충전에 있어서, 그것은 클라이언트 배터리를 충전하는 데 더 오래 걸린다. 클라이언트 배터리를 가지는 클라이언트 디바이스가, 허브 및 클라이언트 디바이스 배터리에 악영향을 주지 않고, USB 허브에 접속된 다수의 클라이언트들에도 불구하고 더 신속하게 충전될 수 있는 경우, 당해 기술분야의 개선으로 간주될 것이다.

본 개시내용의 위에서 인용된 그리고 다른 장점들 및 특징들이 획득될 수 있는 방식을 기술하기 위해, 위에서 간략하게 기술된 본 개시내용의 더 특정한 기재가 첨부 도면들에 예시된 본 개시내용의 특정 실시예들을 참조함으로써 제공될 것이다. 이들 도면들이 본 개시내용의 오직 통상적인 실시예들만을 도시하며 따라서 그 범위의 제한으로서 간주되지 않아야 함을 이해한다면, 본 개시내용은 첨부 도면들의 사용을 통해 추가적인 특정성 및 상세항목들을 이용하여 기술되고 설명될 것이다.

도 1은 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 예시적인 디바이스이다. 이는 일 실시예에 따라 호스트에 클라이언트들을 접속시키는 4개의 USB 포트들을 가지는 확대된 허브 모듈을 가지는 호스트를 포함한다.
도 2는 일 실시예에 따라 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법의 예시적인 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따라 호스트 디바이스로부터 클라이언트 디바이스로의 이용가능한 전류를 도시하는 예시적인 타임라인이다.
도 4는 일 실시예에 따라 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법의 예시적인 흐름도이다.

도 1은 하나 이상의 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 예시적인 USB 충전 시스템(10)이다. 시스템(10)은 호스트 1인, 랩톱 형태의 아이템(14); 호스트 2인, 태블릿 또는 스마트폰으로서 도시된 아이템(16)과 같은 호스트(12)를 포함하며, 이는 모듈(18) 및 USB 커넥터들(36, 38, 40 및 42)을 통해, 호스트 12에 클라이언트들(1-4 28, 30, 32 및 34)을 접속시키는 4개의 USB 포트들(20, 22, 24 및 26)을 가지는 것으로 도시된 확대된 허브 모듈(18)과 함께 도시되어 있다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 다양한 포트들 및 커넥터들은 본 발명과 관련하여 이용될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따라 에너지 저장 디바이스들을 충전하기 위한 방법(200)의 예시적인 블록도이다. 방법(200)은 전원 호스트에 데이터 버스에 의해 접속된 전원 클라이언트에서의 배터리 충전 방법을 포함한다. 방법(200)은 전원 호스트의 상태를 검출하는 단계(210); 호스트로부터 클라이언트로의 전류의 제한을 결정하는 단계(220); 배터리 충전 전류에 제한의 일부분을 할당하는 단계(230); 및 호스트로부터의 전류가 추천된 제한보다 더 크고 결정된 양보다 더 작거나 같도록 배터리 충전 전류에서 클라이언트의 배터리를 충전하는 단계(240)를 포함한다. 따라서, 클라이언트 디바이스는, 호스트 디바이스의 조건들에 의해 허용되는 경우, 포트 전류가 500mA의 USB 포트 제한과 같은 추천된 제안을 초과하게 하는 레이트에서 안전하게 충전할 수 있다. 유리하게는, 방법은, 충전을 위해 동일한 호스트 디바이스에 접속된 다수의 다른 클라이언트들에도 불구하고, 클라이언트 배터리의 충전 시간을 신속하게 하는 것을 보조할 수 있으며, 따라서, 사용자의 대기 시간을 최소화한다.

일 실시예에서, 검출 단계(210)는 데이터 버스를 통해 정보에 대해 전원 호스트에 질의하는 것을 포함하며, 정보는 전류 공급 능력 제한; 모델 식별자; 접속 클라이언트들의 제한된 수; 및 현재 접속된 클라이언트들의 카운트 중 적어도 하나를 포함한다.

이러한 특징은 다른 클라이언트들이 또한 충전중일 수 있다는 사실에도 불구하고, 안전하게 충전을 신속하게 하는 것을 보조할 수 있다. 따라서, 질의 단계의 결과로서, 클라이언트 디바이스가 자신이 호스트 디바이스에 접속된 유일한 클라이언트라고 결정하는 경우, 이는 호스트 전원의 전체 능력을 이용할 수 있고, 이에 의해 다른 클라이언트들이 활성인 경우보다 더 신속하게 자신의 배터리를 충전시킬 수 있다. 다른 클라이언트들이 활성임에도 불구하고, 이는 최대 호스트 능력 양 마이너스 다른 활성 클라이언트들에 대한 할당인, 추천된 양보다 더 큰 전류량을 이용할 수 있다.

하나의 사용 경우에서, 결정 단계(220)는 데이터 버스를 통해 호스트 디바이스로부터 정보를 수신하는 것을 포함하고, 정보는, 전류 용량; 모델 식별자; 접속 클라이언트들의 제한된 수; 및 현재 접속된 클라이언트들의 카운트 중 적어도 하나를 포함한다. 따라서, 충전은, 예를 들어, 충전될 특정 클라이언트에 기초하여 커스터마이즈될 수 있다.

데이터 버스를 통해 호스트로부터 수신되는 전류 공급 능력 정보는 호스트 포트들 모두에 전류를 공급하기 위한 합계 능력을 포함할 수 있다. 접속된 클라이언트들의 제한된 수는 호스트 포트들의 전체 수일 수 있으며, 현재 접속된 클라이언트들의 카운트는 활성 클라이언트들에 현재 접속된 호스트 포트들의 수일 수 있다. 할당된 양보다 더 작은, 각각의 클라이언트에 공급되는 전류량에 관한 정보는 또한 호스트에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 최대 양이 할당된 제1 개수의 접속된 클라이언트들이 제공될 수 있고, 예컨대, 500mA 및 100mA와 같은 더 작은 양이 할당되는 다수의 접속된 클라이언트들이 또한 제공될 수 있다. 대안적으로, 포트들의 수 및 합계 전류 공급 능력은 전원 호스트로부터 데이터 버스를 통해 수신되는 모델 식별자 정보에 의해 인덱싱되는 데이터베이스로부터 결정될 수 있다. 클라이언트는 활성 클라이언트들의 수, 및 접속된 포트에서 전류 공급 능력을 결정하기 위한 클라이언트 할당량들에 관한 추가 정보를 사용할 수 있다. 예를 들어, 오직 호스트 모델만이 표시되는 경우, 클라이언트들이 모든 포트들에 접속된다고 가정하는 경우 제공될 수 있는 전류의 양을 데이터베이스로부터 결정할 수 있다.

추가적으로, 접속된 클라이언트들의 수가 표시되는 경우, 클라이언트는 접속된 클라이언트들의 수가 포트들의 전체 수 미만인 경우 더 높은 전류량이 제공될 수 있다고 결정할 수 있다.

추가적으로, 하나 이상의 접속된 클라이언트들이 제한 양보다 더 작은 전류량을 끌어낸다고 나타내는 경우, 클라이언트는 훨씬 더 높은 전류량이 제공될 수 있다고 결정할 수 있다.

대안적으로, 데이터 버스를 통해 호스트로부터 수신된 전류 공급 능력 정보는, 다른 포트들의 현재 로딩을 고려하여, 접속된 포트에 전류를 공급하기 위한 현재 능력을 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 정보가 상이한 호스트 모델들 사이에서 일치하지 않는 경우라도, 호스트 능력 및 현재 접속된 클라이언트들에 대해 데이터 버스를 통해 이용가능한 데이터에 따라, 클라이언트 디바이스에서 충전 전류를 증가시키기 위한 대안적인 방법들이 제공된다.

바람직하게는, 위의 정보 수신 단계는 호스트로부터의 정보에 대한 요청에 대한 응답을 수신하는 것을 포함한다. 따라서, 호스트에 부착된 이후, 디바이스는 초기에 최대 추천된 전류 제안까지 끌어낼 수 있고, 이후, 정보 질의로부터 응답을 수신한 이후, 이는 추천된 제한을 초과하는 제1 양을 끌어내기 시작할 수 있다. 호스트는 또한 클라이언트가 질의 메시지를 송신하지 않고, 데이터 버스를 통해 정보를 송신할 수 있다. 예를 들어, 이는 클라이언트 디바이스가 접속되는 경우 자동적으로 모델 식별자 또는 포트 전류 제한과 같은 정보를 송신할 수 있다. 추가로, 바람직한 실시예에서, 정보 수신 단계는 호스트로부터 변경 통지를 수신하는 것을 포함하고, 변경 통지는 전류 공급 능력; 현재 접속된 클라이언트들의 수; 및 현재 접속된 디바이스들에 공급되는 전류의 양 중 적어도 하나를 포함한다. 따라서, 호스트는 예를 들어, 또다른 클라이언트가 부착되거나 활성이 되는 경우, 또는 또다른 클라이언트가 제거되거나 비활성이 되는 경우, 또는 또다른 클라이언트에 공급된 전류량이 변경되는 경우, 자발적으로 새로운 정보를 송신할 수 있다. 특히, 공급되는 전류량의 변경이 전력 분류의 변경에 의해 표시될 수 있다. 전력 분류들의 예들은 최대 할당을 요구하는 디바이스들, 500 mA와 같은 제1 추천된 제한을 요구하는 디바이스들, 및 100mA와 같은 제2 추천된 제한을 요구하는 디바이스들을 포함할 수 있다. 전력 분류는, 예를 들어, 클라이언트가 충전을 시작하거나 중지하는 경우 변경될 수 있다. 따라서, 호스트로부터 새로운 정보를 수신한 이후, 디바이스는 이전 양보다 더 적거나 더 많을 수 있는 상이한 전류량을 호스트 디바이스로부터 끌어내기 시작할 수 있다. 유리하게는, 다수의 클라이언트들은, 감소한 충전 시간 동안 추천된 레이트를 초과하는 레이트에서 안전하게 충전될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 결정 단계(220)는 모델 식별자; 및 현재 접속된 클라이언트들의 카운트 중 적어도 하나에 대해 인덱싱된 전류 공급 능력의 데이터베이스 검색을 포함한다. 이러한 정보를 수신할 시에, 클라이언트는 포트 공급 제한들에 대해 데이터베이스를 찾아볼 수 있다. 예를 들어, 클라이언트는 호스트 모델 식별자들에 대해 인덱싱된 데이터베이스 검색 전원 능력에 의해 호스트의 합계 호스트 공급 능력을 결정할 수 있다. 포트 전류 제한은 이후 합계 호스트 공급 능력 및 현재 접속된 클라이언트들의 수의 함수로서 계산될 수 있다.

대안적으로, 포트 전류 제한은 현재 접속된 클라이언트들의 수 및 호스트 모델 식별자에 인덱싱된 포트 전류 공급 능력의 데이터베이스 검색으로부터 직접 결정될 수 있다. 따라서, 대안적인 방법들은, 이러한 정보가 상이한 호스트 모델들 사이에 일치하지 않는 경우라도, 현재 접속된 클라이언트들 및 호스트 능력에 관해 데이터 버스를 통해 이용가능한 데이터에 따라, 클라이언트 디바이스에서 충전 전류를 증가시키기 위해 제공된다.

이해되어야 하는 바와 같이, 데이터 버스는 변경될 수 있고, 바람직하게는, 그 유일한 목적이 USB 클라이언트들의 충전인 전원 디바이스들 뿐만 아니라 PC들 및 다른 호스트 디바이스들 상에서 널리 채택된 USB 데이터 버스이다. 일 실시예에서, 이 발명은 특히, 감소한 충전 시간을 위해 USB 데이터 버스 및 USB 사용 경우들과 관련된 사용에 대해 적응된다.

USB 데이터 버스 사용 경우에서, 추천된 제한은 약 500 mA 또는 약 900 mA인데, 이는 일반적으로, 각각 USB 2.0 및 3.0 규격들에 따른다. 일 사용 경우에서, 할당 단계(230)는 제한 전류로부터 오버헤드 전류를 차감하는 것을 포함하고, 오버헤드 전류는 추가적인 클라이언트가 호스트에 접속되는 경우 할당되는 전류량이다.

제1 예에서, USB 호스트는 자신의 출력 포트들에 1500mA의 합계 전류를 제공할 수 있고, 오버헤드 전류는 각각의 접속된 클라이언트에 동일한 전류량을 제공하기 위해 요구되는 양이다. 따라서, 오버헤드 전류 및 클라이언트 디바이스에 할당된 전류는 동일하다. 오버헤드 전류는 할당된 포트 전류를 결정하기 위해 합계 전류 제한으로부터 차감된다. 따라서, 하나의 클라이언트가 호스트에 접속되는 경우, 오버헤드 전류는 합계 전류 공급 능력을 2로 나눈 것이고, 더 일반적으로는 n개의 디바이스들이 접속되는 경우, 오버헤드 전류는 합계 전류를 n+1로 나눈 것이다. 따라서, 하나의 클라이언트가 접속되는 경우, 이것의 할당된 포트 전류는 1500 mA / 2 또는 750 mA이다. 2개의 클라이언트들이 접속되는 경우, 각각은 1500 mA / 3 또는 500 mA의 할당된 전류를 가질 수 있다.

제2 예에서, USB 호스트는 자신의 출력 포트들에 1500mA의 합계 전류를 제공할 수 있고, 오버헤드 전류는 500mA의 추천된 제한이다. 제2 예의 할당 방법은 후속적으로 접속된 클라이언트들이 적어도 초기에, 추천된 제한을 초과하지 않는 양을 끌어낸다는 제한을 부과한다. 오직 하나의 활성 클라이언트만이 존재하는 경우, 1000mA의 할당된 포트 전류에 대해, 500mA 오버헤드 전류는 합계 출력 전류 제한으로부터 차감된다. 제2 클라이언트가 호스트에 접속되는 경우, 이것은 초기에는 500mA의 추천된 제한보다 더 적게 끌어내고, 포트들에 대한 합계 전류는 1500mA의 합계 전류 제한보다 더 작다. 후속 단계에서, 전류 할당들은 가능한 제3 클라이언트에 대해 오버헤드 전류를 제공하기 위해 감소할 수 있다. 따라서, 제2 클라이언트가 접속된 이후, 제1 디바이스에 대한 전류 할당은 500mA로 감소된다. 제3 디바이스가 접속되는 경우, 이것은 초기에 500mA의 추천된 제한보다 더 작게 끌어내고, 합계 전류 및 합계 전류 출력은 500 mA x 3이며, 이는 1500mA의 합계 전류 제한이다.

유리하게는, 제1 및 제2 예들에서, 클라이언트 디바이스가 호스트로부터 끌어낼 수 있는 전류량은 접속된 클라이언트들의 전체 수에 따른 양만큼 추천된 제안을 초과할 수 있다.

또한, 하나의 사용 경우에서, 할당 단계(230)는 제한 전류로부터 동작 전류를 차감하는 것을 포함하며, 동작 전류는 클라이언트 디바이스에서 소모되는 전류량이다. 따라서, 포트 전류 할당들을 결정할 시에, 할당된 전류보다 더 작은 동작 전류가 이전에 접속된 디바이스들에 대해 가정될 수 있으며, 이에 의해 새로운 접속들을 위한 더 높은 할당이 가능해진다. 이러한 방식으로, 전체 할당을 사용하지 않는 디바이스, 예를 들어, 배터리를 충전하지 않는 디바이스에는 더 작은 전류가 할당될 수 있고, 이에 의해 다른 클라이언트들에 대해 더 높은 할당들이 가능해진다. 바람직한 실시예에서, 클라이언트 디바이스는 자신의 현재 동작 전류를 표시하는 데이터 버스를 통해 호스트 디바이스에 정보를 송신한다. 결과적으로, 호스트 디바이스는 다른 클라이언트들에 정보를 제공하여 더 높은 전류 할당들을 가능하게 한다. 예를 들어, 호스트 디바이스는 다른 디바이스들에 직접적으로, 또는 하나 이상의 다른 디바이스들에 대한 감소된 할당을 표시함으로써 간접적으로 감소된 할당 전류를 제공할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따라 예시적인 USB 포트 전류 할당 대 시간을 예시하는 예시적인 타임라인(300)이다. 이 예에서, USB는 3000mA의 합계 출력 전류 제한을 합계할 수 있는 전원을 가진다. 초기에, 타임라인의 T=0에서 표시되는 바와 같이, 접속된 클라이언트들이 존재하지 않으며, 합계 전류 할당은 제로이다. 시간 T1에서, 제1 클라이언트가 접속된다. 제1 클라이언트에 대한 전류 할당은 호스트의 합계 출력 전류 제한, 마이너스 향후 접속을 위해 예약되어 유지되는 500mA의 오버헤드 전류이다. 따라서, 시간 T1에서, 전류 할당은 합계 제한 마이너스 추천된 제한인 3000 mA - 500 mA, 또는 2500 mA이다. 시간 T2에서, 제2 클라이언트가 접속되고, 전류 할당은 제1 및 제2 클라이언트 사이에서 분할된다. 따라서, 시간 T2에서, 전류 할당은 합계 제한 마이너스 추천 제한을 2로 나눈, (3000 mA - 500 mA)/2, 또는 1250 mA이다. 시간 T3에서, 제3 클라이언트가 접속되고, 전류 할당은 제1, 제2 및 제3 클라이언트들 사이에서 분할된다. 따라서, 시간 T3에서, 전류 할당은 합계 제한 마이너스 추천된 제한을 3으로 나눈, (3000 mA - 500 mA)/3, 또는 833.3 mA이다. 마지막으로, 시간 T4에서, 제4 클라이언트가 접속되고, 전류 할당은 제1, 제2, 제3 및 제4 클라이언트들 사이에서 분할된다. 따라서, 시간 T4에서, 전류 할당은 합계 제한 마이너스 추천된 제한을 3으로 나눈, (3000 mA - 500 mA)/4, 또는 625 mA이다. 비교에 의해, 기존의 호스트에서, 포트 전류 할당은 각각의 시점에서 500mA의 추천된 제한이다. 따라서, 제안된 방법에서, 심지어 부착된 4개 디바이스들에 의해, 할당된 전류가 증가하며, 충전 시간은 각각의 시점에서 500mA의 추천된 제한으로 제약된 현재 할당들을 가지는 기존 호스트에 비해 감소한다.

도 4는 일 실시예에 따라, 이용가능한 전류에 대한 호스트의 질의의 동작을 예시하는 예시적인 흐름도(400)이다. 흐름도(400)에서, 프로세스는 모바일 가입자 클라이언트(MS) 또는 임의의 클라이언트와 같은 USB 디바이스가 접속되어 다수의 USB 포트들을 가지는 PC 랩톱, 태블릿 및 스마트폰 등과 같은 USB 호스트에 의해 검출되는 블록(405)에서 시작한다. 이러한 검출은 공지된 방법들을 통해 달성될 수 있다. 블록(410)에서, USB 규격에 따른 충전이 시작된다. 예를 들어, MS는 먼저 열거(enumerate)하고, USB 호스트 5V Vbus 서플라이로부터 500mA 전류 공급 능력을 요청할 것이다(통상적으로, 초기에, 오직 100mA가 허용될 수 있다).

흐름도(400)에서 계속하여, 결정 다이아몬드(415)에 다음에 도달되며, 일정한 전력 모드에서 충전되는지의 여부가 질의된다. 아니오 라면, 라인(425)은 블록(440)으로 후속한다. 충전 알고리즘은 "CV" 일정한 전압 최상부 오프 모드에서 즉시 시작할 수 있으며, 여기서, 배터리 전압이 모니터링되며 충전 전류는 정상 USB 포트로부터 이용가능한 전류보다 훨씬 더 작다. 이러한 경우, 흐름도는 CV 모드에서 최종 상태(440)로 분기한다.

답이 예 라면, 라인(420)에서, 결정 다이아몬드(415)에서, 배터리는 충전을 요구하는 상태일 수 있다. 이러한 경우, CC(일정한 전류) 충전이 개시될 수 있다. 이는 MS가 예를 들어, 디바이스의 배터리의 최대 충전 레이트 제한과 같은 제한(일반적으로, 오늘날 셀 폰 배터리들을 가지고 1A를 초과함), 또는 열 소모 관련사항들에 의해 부과되는 다른 제한들까지, USB 호스트로부터 가능한 많은 전류를 끌어내려고 시도하는 것을 수반할 수 있다. 어느 경우든, 원하는 CC 전류 세팅은 USB 호스트 Vbus 서플라이에 의해 제공되는 최댓값 500mA보다 더 많을 수 있다(예를 들어, USB 벽 충전기는 850mA를 제공할 수 있다).

다음으로, 블록(430)에서, MS가 CC 모드에 있음을 결정한 이후, MS는 호스트에 질의하여 얼마나 많은 Vbus 전류가 실제로 그 시점에 이용가능한지를 학습할 수 있다. 예를 들어, 흔히, USB 호스트 Vbus 서플라이는 각각 500 mA에서, 4개 USB 포트들을 지원하도록 설계될 수 있다. 따라서, MS가 USB 포트들에 접속된 유일한 디바이스인 경우, USB 호스트는 추가적인 전류를 제공할 수 있는데, 이론적으로는 MS에 1700 mA를 제공한다(결국 접속되는 경우, 다른 디바이스들 각각에 대해 100mA가 허용됨). 따라서, 위의 질의 블록(430)에서, USB 호스트는 어떤 전류가 이용가능한지에 대해 MS에 알릴 수 있다. 블록(435)에서, 충전 전류는 호스트로부터 이용가능한 최댓값으로 증가할 수 있다. 다음으로, 블록(440)에서, 충전이 완료될 때까지, 예를 들어, 충전 알고리즘에 따라 충전은 원하는 방식으로 계속한다.

일 실시예에서, 다른 USB 클라이언트들이 후속적으로 접속되고, 각각이 500mA의 전류를 요청하는 경우, 호스트는 추가적인 전류 할당 중 일부 또는 모두를 "돌려줄" 수 있다.

예를 들어, 이것이 달성될 수 있는 적어도 2가지 방식들이 존재한다. 먼저, USB 호스트는 임의로 MS Vbus 서플라이로 전류를 회수할 수 있다. MS(클라이언트)가 충전 중인 경우, MS는 일반적으로 Vbus 전류를 감지하며, 중요 서브시스템을 파워링하도록 요구하지 않을 것이다. 즉, 배터리에 대한 충전 전류가 갑자기 낮아지거나, 최소화되거나, 또는 어떠한 무선 고장도 발생하지 않아야 하는 경우, 단순히 충전하기에 더 오래 걸릴 것이다. 둘째, 호스트로 하여금 "추가적" 전류 할당이 다시 축소됨을 MS(클라이언트)에 통지하게 하기 위해 새로운 USB 호스트 대 MS(클라이언트) 메시징이 이용될 수 있다. 이는 500mA, 바람직한 이용량, 또는 500mA보다 더 높지만 현재 할당보다는 더 작은 전류로 축소될 수 있다. 위의 예로부터 계속하면, MS(클라이언트)가 1700 mA를 요청 및 수신하고, 이후 또다른 USB 디바이스가 PC 상의 동일한 내부 Vbus 서플라이를 공유하는 또다른 USB 포트에 접속되는 경우, 새로운 디바이스가 잠재적으로 500 mA를 요청할 것이고, MS의 할당은 1700mA로부터 1300 mA로 축소될 수 있다(2개의 미사용 포트들이 디폴트로 이용가능한 100 mA를 가지게 함).

이제 도 5를 참조하면, 흐름도(500)는 클라이언트/디바이스가 부착되고 호스트에 의해 검출되는 블록(505)에서 시작한다. 블록(510)에서, 충전은 USB 규격에 따라, 일반적으로 약 500mA의 가용 최대 전류로 시작된다. 흐름도(500)에서 계속하여, 결정 다이아몬드(515)가 다음으로 당면되며, 일정한 전류 모드에서 충전하는지의 여부가 질문된다. 만약 아니오 라면, 라인(525)은 블록(555)으로 후속하여 종료시까지 충전을 계속한다.

만약 예 라면, 라인(520)에서, 블록(530)은 호스트 컴퓨터 모델 정보에 대해 사용자에게 질의하거나, 또는 컴퓨터 모델에 대해 MS 질의의 호스트에게 질의한다. 블록(530)에서, 컴퓨터 모델이 결정될 수 있다. 이는 컴퓨터 제조 및 모델에 대해 MS가 호스트에 질의하도록 하기 위해 USB 메시지를 통해, 또는 사용자 질의(예를 들어, 팝업 메뉴)를 통해 수행될 수 있다. 컴퓨터 제조/모델을 아는 경우, MS는 이후 주어진 제조/모델에 대해 최대 이용가능한 USB 전류를 보여주는 데이터 베이스의 질의를 수행한다. 대안적으로, "사용자-생성된" 데이터베이스가 제공될 수 있으며, 여기서, 사용자들 또는 제3자들은 다양한 PC들로부터 최대 이용가능한 전류를 사전-특성화하고, 그 수들을 데이터베이스 내로 로딩한다. 이러한 "협업적" 데이터베이스 방식이 도움이 되는데, 왜냐하면, PC 벤더들은 규격을 초과하는 임의의 USB Vbus 전류에 대해서는 알리지 않을 것이기 때문이다.

일 실시예에서, 데이터베이스는 웹-기반 또는 기업 서버에 저장된 원격 데이터베이스일 수 있지만, 이는 또한 MS 자체 상에 저장된 로컬 카피일 수 있다.

계속하여, 결정 다이아몬드(540)에 다음으로 도달된다. 질문은 데이터베이스 내에 호스트 컴퓨터가 존재하는가 이다. 만약 예(라인 545)인 경우, MS가 접속된 PC 제조/모델이 데이터베이스 내에 있다. 다음으로, 블록(550)에서 충전 전류는, 적용가능한 경우, 데이터베이스 내에 특정된 최댓값으로 증가한다. 예를 들어, 블록(550)에서 MS는 데이터베이스로부터 이용가능한 최대 전류를 판독하고, 이를, 여기서 상세화된 다른 최대 전류 제한들을 받는 종료 블록(555)까지 계속 충전할 시에 배터리를 충전하기 위해 사용할 수 있다. 충전 알고리즘은 이후 블록(555)에서 충전 종료가 달성될 때까지 정상적으로 계속된다.

결정 다이아몬드(540)를 다시 참조하면, 호스트 컴퓨터가 데이터베이스 내에 존재하지 않는 경우, 또는 답이 아니오(라인 560)인 경우, 예를 들어, VBUS 전압이 떨어질 때까지, 충전 전류가 증가하는 블록(565)에 당면된다.

이 경로의 아래로 계속하여, 결정 다이아몬드(570)가 당면되며, 질문은 VBUS가 존재하는가? 이다. 만약 예(라인 575)라면, 블록(580)에서, 충전 전류는 VBUS 전압이 더 이상 떨어지지 않을 때까지 감소할 수 있다. 충전 전류는 레코딩되고 데이터베이스 내로 업로드될 수 있다. 예를 들어, MS는 이후 Vbus가 특정의 사전설정된 임계치로 떨어질 때까지 충전 전류의 증가를 늦춤으로써 Vbus 서플라이를 테스트한다. 이러한 전류 임계치가 발견되면, 충전 전류는 일부 Vbus 마진을 제공하기 위해 약간 감소하며, 동일한 PC 제조/모델에 대한 호스트 전원들의 상이한 V-I 로드 곡선들에 대한 통계적인 변형을 허용한다. 블록(580)에서의 이러한 최종적인 "백오프된" 충전 전류는 해당 PC 제조/모델에 대한 충전 전류 데이터베이스에 기록된다.

결정 다이아몬드(570)를 다시 참조하여, 답이 아니오(라인 585)인 경우, 블록(590)에 도달되며, 호스트를 가지고 재-열거(re-enumerate)할 필요성이 존재한다. 예를 들어, 너무 많은 전류가 도출된 경우, 특정 PC들이 갑자기 Vbus를 접속해제할 수 있고, 블록(590)에 도시된 바와 같이, MS는 다시 시작하고 Vbus가 재인가되도록 기다려야 하며, 이후 재열거해야 한다. 이를 회피하기 위해, 충전 전류는 작은 증분들로 증가할 수 있고 Vbus 전압은 주의 깊게 모니터링된다. PC가 Vbus를 접속해제하는 경우, 이는 또한 접속해제가 발생하는 전류와 함께 데이터베이스 내에 업로드될 수 있다.

도 5에 도시된 중요한 양상은 "협업적" PC 대 사용자들 또는 제3자들에 의해 생성 및 업데이트될 수 있는 충전 전류 데이터베이스이다. 일 실시예에서, PC 제조/모델이 데이터베이스 내에 있는 경우라도, 방법은 가용 전류를 재측정하는 것 및 평균화될 또다른 포인트로서 데이터베이스에 업로드하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 방법은 차이가 관측되는 경우, 예를 들어, PC 제조/모델에 대한 데이터베이스 전류 판독이 충전을 위해 사용되는 경우 과도한 Vbus 하락을 초래하는 경우, 데이터베이스에 "에러 플래그"를 업로드하는 것을 포함할 수 있다.

여기서의 디바이스들 및 방법들은 바람직하게는 프로그래밍된 프로세서 상에 구현된다. 그러나, 제어기들, 흐름도들 및 모듈들이 또한 범용 또는 특수 목적 컴퓨터, 프로그래밍된 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기 및 주변 집적 회로 엘리먼트들, 집적 회로, 하드웨어 전자 또는 논리 회로 예컨대 이산 엘리먼트 회로, 프로그램가능 논리 디바이스 등 상에서 구현될 수 있다. 일반적으로, 도면들에 도시된 흐름도들을 구현할 수 있는 유한 상태 머신에 존재하는 임의의 디바이스는 이 개시내용의 프로세서 기능들을 구현하기 위해 사용될 수 있다.

이 개시내용이 그 특정 실시예들을 이용하여 기술되었지만, 많은 대안들, 수정들 및 변형들이 당업자에게 자명할 것임이 명백하다. 예를 들어, 실시예들의 다양한 컴포넌트들은 다른 실시예들에서 교환되고, 추가되거나 대체될 수 있다. 또한, 각각의 도면의 엘리먼트들 모두가 개시된 실시예의 동작을 위해 필요하지는 않다. 예를 들어, 개시된 실시예의 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 단순히 독립 청구항들의 엘리먼트들을 사용함으로써 본 개시내용의 교시들을 제작 및 사용하는 것이 가능할 것이다. 따라서, 여기서 설명된 바와 같은 본 개시내용의 바람직한 실시예는 제한이 아닌 예시적인 것으로 의도된다. 다양한 변경들이 본 개시내용의 사상 및 범위로부터의 이탈 없이 이루어질 수 있다.

이 문서에서, 관계적 용어들, 예컨대, "제1", "제2" 등은 하나의 엔티티 또는 동작을 또다른 엔티티 또는 동작과, 이러한 엔티티들 또는 동작들 간의 임의의 실제 이러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 포함하지 않고, 단지 구별하기 위해 사용될 수 있다. 용어들 "포함하다", "포함하는" 또는 이들의 임의의 다른 변형예는 비-배타적 포함을 커버하도록 의도되며, 따라서, 엘리먼트들의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치는 해당 엘리먼트들만을 포함하는 것이 아니라, 이러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 대해 내재하거나 명시적으로 나열되지 않은 다른 엘리먼트들을 포함할 수 있다. "a," "an" 등에 후속하는 엘리먼트는, 더 많은 제약들 없이, 엘리먼트를 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치 내의 추가적인 동일한 엘리먼트들의 존재를 불가능하게 하지 않는다. 또한, 용어 "또다른"은 적어도 제2 또는 그 이상으로서 정의된다. 용어들 "포함하는(including)", "가지는" 등은, 여기서 사용되는 바와 같이, "포함하는(comprising)" 으로서 정의된다.

Claims

데이터 버스에 의해 전원 호스트에 접속된 전원 클라이언트에서의 배터리 충전 방법으로서,
상기 전원 호스트의 상태를 검출하는 단계;
상기 호스트로부터 상기 클라이언트로의 전류의 제한값을 결정하는 단계;
배터리 충전 전류에 상기 제한값의 일부를 할당하는 단계 - 상기 할당하는 단계는 제한 전류로부터 오버헤드 전류를 차감하는 단계를 포함하고, 상기 오버헤드 전류는 추가적인 클라이언트가 상기 호스트에 접속된 경우에 할당되는 전류의 양임 - ; 및
상기 호스트로부터의 전류가 추천된 제한값보다 크고 상기 결정된 양보다 작거나 동일하도록 상기 배터리 충전 전류에서 상기 클라이언트의 배터리를 충전하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 검출하는 단계는 상기 데이터 버스를 통해 정보에 대해 상기 전원 호스트에 질의하는 단계를 포함하고, 상기 정보는,
전류 공급 능력 제한(current capability limit);
모델 식별자;
접속 클라이언트들의 제한된 수; 및
현재 접속된 클라이언트들의 카운트
중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 상기 데이터 버스를 통해 상기 호스트 디바이스로부터 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 정보는,
전류 공급 능력;
모델 식별자;
접속 클라이언트들의 제한된 수; 및
현재 접속된 클라이언트들의 카운트
중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 수신하는 단계는 상기 호스트로부터 정보에 대한 요청에 대한 응답을 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 수신하는 단계는 상기 호스트로부터 변경 통지를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 변경 통지는,
전류 공급 능력; 및
현재 접속된 클라이언트들의 수
중 적어도 하나를 포함하는 방법
제3항에 있어서,
상기 결정하는 단계는,
상기 모델 식별자; 및
상기 현재 접속된 클라이언트들의 카운트
중 적어도 하나에 대해 인덱싱된 전류 공급 능력의 데이터베이스 검색을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 데이터 버스는 USB 데이터 버스인 방법.
제1항에 있어서,
상기 추천된 제한값은 500 mA 또는 900 mA인 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 할당하는 단계는 제한 전류로부터 동작 전류를 차감하는 단계를 포함하고, 상기 동작 전류는 클라이언트 디바이스에서 소모되는 전류의 양인 방법.
제1항에 있어서,
PC 제조 또는 모델이 데이터베이스 내에 있는 경우에도, 가용 전류를 재측정하고, 평균화될 또다른 포인트로서 상기 데이터베이스에 업로드하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
데이터베이스에 저장된 값과의 차이가 관측되는 경우 데이터베이스에 "에러 플래그"를 업로드하는 단계를 더 포함하는 방법.