KR101676568B1 - 배터리에 전력을 공급하는 초 저전압 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스 - Google Patents

배터리에 전력을 공급하는 초 저전압 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR101676568B1
KR101676568B1 KR1020150071947A KR20150071947A KR101676568B1 KR 101676568 B1 KR101676568 B1 KR 101676568B1 KR 1020150071947 A KR1020150071947 A KR 1020150071947A KR 20150071947 A KR20150071947 A KR 20150071947A KR 101676568 B1 KR101676568 B1 KR 101676568B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
battery
measuring
generator
terminal
Prior art date
Application number
KR1020150071947A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150136019A (ko
Inventor
제롬 사비
이브 테오뒬로
시릴 마르티
Original Assignee
이엠. 마이크로일레크트로닉-마린 쏘시에떼 아노님
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이엠. 마이크로일레크트로닉-마린 쏘시에떼 아노님 filed Critical 이엠. 마이크로일레크트로닉-마린 쏘시에떼 아노님
Publication of KR20150136019A publication Critical patent/KR20150136019A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101676568B1 publication Critical patent/KR101676568B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02J7/0057
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/163Wearable computers, e.g. on a belt
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/16Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40Testing power supplies
    • H02J2007/005
    • H02J2007/0059
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Abstract

배터리에 전력을 공급하는 초 저전압 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스
전자 디바이스 (12) 는 배터리 (6), 전기 에너지 제너레이터 (4), 및 제너레이터와 배터리 사이에 있는 유도성 전압 부스트 컨버터 (16) 를 포함한다. 그 디바이스는, 제너레이터에 의해 공급된 전압을 측정하는 회로를 더 포함하며, 그 회로는:
- 배터리와 병렬로 배열되고, 전압 측정 회로 (19) 에 접속된 측정 단자를 갖는 측정 커패시터 (C2),
- 인덕터 출력 단자와 측정 단자 사이에 위치된 다이오드 (D2), 및
- 측정 단자와 접지 단자 사이에 배열된 스위치 (22)
에 의해 형성된다. 제어 유닛은 측정 단자에서 전압 (VM) 을 측정하기 위한 모드를 주기적으로 활성화하도록 배열된다. 측정 커패시터는, 측정 전압이 배터리의 충전을 허용하는 최소 제너레이터 전압에서 제너레이터 전압보다 훨씬 높고 배터리 전압보다 낮도록, 선택된다.

Description

배터리에 전력을 공급하는 초 저전압 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스{ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A VERY LOW VOLTAGE GENERATOR POWERING A BATTERY}
본 발명은 배터리, 및 전압 부스터를 정의하는 DC/DC 컨버터에 의해 배터리를 충전하기 위해 배열된 초 저전압 전기 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스들의 분야에 관한 것이다. 특히, 제너레이터는 그 환경으로부터 열 에너지를 캡처하는 열전기 제너레이터이다. 예를 들면, 전자 디바이스는 사용자의 손목에 착용된 시계이다.
유도성 전압 부스트 컨버터에 의해 휴대용 전자 디바이스의 배터리를 충전하기 위해, 약 수 밀리볼트의 저전압 전기 에너지를 제공할 수 있는 열전기 제너레이터들 (TEG) 이 공지되어 있다. 그러한 디바이스의 전기 다이어그램이 도 1 에 부분적으로 도시된다.
전자 디바이스 (2) 는 전압 소스 (VTEG) 와 내부 전압 (RTEG) 에 의해 표현된 열전기 제너레이터 (4), 배터리 (6) 및 전압 부스터 (8) 를 포함한다. 이러한 전압 부스터는 입력에서의 버퍼 캐패시터 (C0), 인덕터 (L), 및 인덕터 출력 단자 (VLX) 와 양의 배터리 단자 (VBAT) 사이에 배열된 집적 회로 (10) 에 의해 형성된다. 버퍼 캐패시터와 인덕터는 별개의 엘리먼트들인 것에 유의해야할 것이다. 집적 회로는 다이오드 (D1) 또는 단자 (VLX) 와 포지티브 배터리 단자 사이에 병렬로 배열된 복수의 다이오드들 (D1, D2), 평활 커패시터 (C1), 및 MOS 트랜지스터로 형성된 스위치 (TM) 를 포함한다. 이러한 스위치는 그 활성화를 제어하기 위해 제어 유닛 (비도시) 으로부터 제어 신호 (S1) 를 수신한다. 제너레이터 (4) 가 충분한 에너지를 공급할 경우, 배터리는 폐쇄된 위치 (트랜지스터가 전도성임) 와 개방된 위치 (트랜지스터가 비-전도성임) 사이에서 스위치 (TM) 를 주기적으로 스위칭함으로써 충전된다.
작은 온도 차이의 존재시 그 환경으로부터 열 에너지를 캡처하는 열전기 제너레이터들에 대하여, 공급된 전압은 이러한 온도 차이에 따라 변화하며, 따라서 그 전압은 배터리 충전 시스템 출력이 0 이 되는 최소 값 미만으로 드롭할 수 있다. 따라서, 이러한 최소 값 미만에서, 전압 부스터는 배터리를 방전하는 것을 회피하기 위해 비활성화되어야만 한다. 이를 실행하기 위해, 전압 부스터 입력에서 전압을 주기적으로 측정하는 것이 필수적이다. 이는 정상 동작에서 열전기 제너레이터에 의해 공급된 전압 (Vin) 이 약 수 밀리볼트 (mV) 로 매우 낮을 경우 및 상기 최소 값이 예컨대, 대략 1 mV 와 동일할 경우, 기술적인 문제를 일으킨다. 이러한 상황은, 예컨대 도 (degree) 당 5 mV 와 10 mV 사이의 전압 (5-10 mV/K) 을 제공하는 종래의 열전기 제너레이터를 포함한, 사용자의 손목에 착용된 시계에서 발생한다. 사용가능한 온도 차이는, 시계가 사용자의 손목에 착용된 경우, 약 1 켈빈 (Kelvin) 이다. 그러나, 시계가 사용자의 손목에서 탈착되고, 예컨대 박스에 저장될 경우, 공급되는 전압은 0 이 되고, 에너지를 사용하고 따라서 배터리를 방전시키는 에너지 수집 시스템을 비활성화하는 것이 필수적이다.
그러한 작은 전압들 또는 대응하는 작은 전류들을 측정하는데 있어서의 어려움으로부터 기술적인 문제가 발생한다. 사실, 그러한 작은 전압들을 측정하기 위한 종래 기술의 전자 회로들은 복잡하고 민감하며, 따라서 구현하기에 비싸고 어렵다. 본 발명의 배경기술에는 국제공개공보 WO2013/042166 (2013 년 3 월 28 일 공개) 가 포함될 수 있다.
본 발명의 목적은 유도성 전압 부스터와 연관된, 전기 에너지 제너레이터에 의해 공급된 저전압을 측정하기 위한 회로를 제안함으로써 전술된 문제에 대한 솔루션을 제공하는 것이며, 이 회로는 간단하고 저렴하지만, 적어도 유용한 전압 범위 내에서 이러한 저전압의 충분히 정확한 측정을 허용한다.
이를 위해, 본 발명은 전술된 타입의 전자 디바이스와 관련되며, 그 전자 디바이스는 전기 에너지 제너레이터의 전압을 측정하기 위한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하고, 그 회로는:
인덕터의 접지 단자와 출력 단자 사이의 배터리와 병렬로 배열되고, 배터리 커패시터보다 작고 전압 측정 회로에 접속된 측정 단자를 갖는 측정 커패시터;
- 인덕터 출력 단자와 측정 커패시터의 측정 단자 사이에 위치된 다이오드; 및
- 측정 단자와 접지 단자 사이에 배열되고 제어 유닛에 의해 제어되는 측정 커패시터를 방전시키는 스위치에 의해 형성된다.
제어 유닛은 측정 단자에서 전압을 측정하기 위한 모드를 주기적으로 활성화하도록 배열되고, 여기서 제어 유닛은 측정 커패시터를 비우기 위해 제 1 시간 인터벌 동안 방전 스위치를 폐쇄하고, 인덕터에서 측정 전류를 확립하기 위해 제 2 시간 인터벌 동안 전압 부스터 스위치를 폐쇄한다. 제 1 시간 인터벌의 종료는 제 2 시간 인터벌의 종료 이전에 또는 동시에 발생하도록 배열되어, 인덕터에서 축적된 에너지는 제 2 시간 인터벌 이후에 측정 커패시터로 부분적으로 전송될 수 있고, 따라서 에너지 전송의 종료시 측정 단자에서, 제너레이터 전압을 나타내는 전압을, 이러한 전압이 배터리 전압보다 낮다면, 생성할 수 있다. 측정 커패시터는, 측정 전압이 배터리의 충전을 허용하는 최소 제너레이터 전압에서 제너레이터 전압보다 높고 배터리 전압보다 낮도록, 선택된다.
특히, 제너레이터는 열전기 제너레이터이고, 전자 디바이스는 사용자의 손목에 착용된 휴대용 오브젝트이며, 이 열전기 제너레이터는 사용자의 신체에 의해 생성된 에너지를 캡처한다.
본 발명의 다른 특정한 특징들은 이하 본 발명의 상세한 설명에서 시작될 것이다.
본 발명은 비-제한적인 예로서 제공된 첨부된 도면들을 참조하여 이하 설명될 것이다.
이미 설명된 도 1 은 저전압을 공급하는 열전기 제너레이터의 도움으로 배터리를 충전하는 종래 기술의 전자 디바이스의 전기 다이어그램이다.
도 2 는 본 발명의 전자 디바이스의 일 실시형태의 전기 다이어그램이다.
도 2 에 도시된 전자 디바이스 (12) 는 배터리 (6), 전기 에너지 제너레이터 (4), 및 제너레이터와 배터리 사이에 있는 유도성 전압 부스트 컨버터 (16) 를 포함한다. 제너레이터는 전압 부스트 컨버터 입력에서 배터리에 의해 전달되는 전압 (VBAT) 보다 낮은 전압 (Vin) 을 공급할 수 있다.
전압 부스트 컨버터 (16) 는:
- 입력 단자가 제너레이터 (4) 에 접속된 인덕터 (L),
- 인덕터 출력 단자 (VLX) 와 배터리 (6) 의 에너지 공급 단자 사이에 배열된 적어도 제 1 다이오드 (D1),
- 인덕터 출력 단자와 접지 단자 사이에 배열된 제 1 스위치 (TM), 및
- 제 1 스위치에 제어 신호 (S1) 를 공급하여 제 1 스위치를 제어하는 제어 유닛 (20)
을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 전자 디바이스 (12) 는 제너레이터에 의해 공급된 전압 (Vin) 을 측정하는 회로를 추가로 포함한다. 이 측정 회로는:
- 접지 단자와 인덕터 출력 단자 사이의 배터리와 병렬로 배열되고, 배터리 커패시터보다 작고 측정 단자에서 전압을 측정하는 회로 (19) 에 접속된 측정 단자를 갖는 측정 커패시터 (C2);
- 인덕터 출력 단자 (VLX) 와 측정 커패시터의 측정 단자 사이에 위치된 제 2 다이오드 (D2); 및
- 측정 단자와 접지 단자 사이에 배열되고, 제어 신호 (S2) 를 공급하는 제어 유닛 (20) 에 의해 제어되는 제 2 스위치 (22)
에 의해 형성된다.
측정 회로 (19) 및 제어 유닛 (20) 은 함께, 제너레이터 (4) 에 의한 배터리 (6) 의 충전을 관리하는 회로 (18) 를 형성한다. 본원에 설명된 실시형태에서, 제너레이터는 열전기 제너레이터이다. 관리 회로 (18) 는 커패시터 (C2) 의 측정 단자에서 전압 (VM) 을 측정하기 위한 모드를 주기적으로 활성화하도록 배열되고, 제어 유닛 (20) 은 커패시터 (C2) 를 비우기 위해 제 1 시간 인터벌 동안 제 2 스위치를 폐쇄하고, 인덕터에서 측정 전류를 확립하기 위해 제 2 시간 인터벌 동안 제 1 스위치 (TM) 를 폐쇄한다. 제 1 시간 인터벌의 종료는 제 2 시간 인터벌의 종료 이전에 또는 동시에 발생하여, 인덕터에서 축적된 에너지는 제 2 시간 인터벌 이후에 측정 커패시터 (C2) 로 부분적으로 전송될 수 있고, 따라서 에너지 전송의 종료시 커패시터의 측정 단자에서, 전압 (Vin) 을 나타내는 전압 (VM) 을, 이러한 전압 (VM) 이 배터리 전압 (VBAT) 보다 낮다면, 생성할 수 있다. 측정 커패시터는, 전압 (VM) 이 배터리의 충전을 허용하는 제너레이터 (4) 의 최소 전압에서 전압 (Vin) 보다 높고 적어도 배터리 전압보다 낮도록, 선택된다.
주요 변형에서, 제너레이터 (4) 에 의해 공급된 전압 (Vin) 은 매우 낮으며, 100 mV 미만이다. 예를 들어, 휴대용 디바이스에서 열전기 제너레이터에 의해 공급된 전압은 약 5 mV 이다. 배터리는 약 1 볼트, 예컨대 1.5 V 의 전압을 공급하도록 배열된다.
전류 (IL) 가 통과되는 인덕터 (L) 에서 축적된 에너지는
Figure 112015049530652-pat00001
와 동일하다.
이 에너지는 에너지 소실을 통해 1/2 와 동일한 손실로 측정 커패시터 (C2) 에 전송된다 (이 커패시터의 값은 C 와 동일함). 커패시터 (C2) 에 저장된 에너지 및 인덕터와 상기 커패시터 사이의 전송 동안 소실된 에너지는
EC = C(Vin)2
와 동일하다.
바람직한 변형에서, 도 2 에 도시된 것과 같이, 전자 디바이스 (12) 는 인덕터 입력 단자와 접지 단자 사이에 배열된 버퍼 커패시터 (C0) 를 포함한다. Vin 을 측정하기 위한 모드에서, 제어 유닛 (20) 은 제 2 시간 인터벌에 선행하는 제 3 시간 인터벌 (Tinit) 동안 제 1 스위치 (TM) 를 개방하는 것을 유지하고, 제 3 시간 인터벌의 지속 시간은 인덕터 입력 단자에서의 전압 (Vin) 이 제너레이터 (4) 의 내부 전압 (VTEG) 의 90 % 와 적어도 동일한 값을 가지도록 충분히 길게 배열된다. C0 가 초기에 비어있는 네거티브한 경우, C0 의 적어도 90 % 의 충전이 획득되고, 여기서 TINIT = 3·RTEG·C0 이다.
바람직한 변형에서, 버퍼 커패시터 (C0) 는 제 1 스위치가 인덕터에서 전류를 확립하기 위해 폐쇄되는 제 2 시간 인터벌 전반에 걸쳐 인덕터 입력 단자에서 대략적으로 일정한 전압을 유지하며, 이 전류는 열전기 제너레이터에 의해 생성된 전압 (VTEG) 에 선형으로 의존한다. 특히, 제 2 인터벌 (TTM) 및 버퍼 커패시터 (C0) 는 인덕터 입력 단자에서의 전압 (Vin) 이 제 2 인터벌 동안 10 % 이내까지 감소하도록 선택된다. 예를 들어, VTEG = 1 mV, C0 = 10 μF, L = 100 μH 및 TTM = 100 ㎲ 이다.
전술된 바람직한 변형들의 조건들은 측정 모드에서 제 1 스위치 (TM) 가 폐쇄되는 (즉, 전도성의) 제 2 시간 인터벌 (TTM) 전반에 걸쳐 Vin = VTEG 인 이상적인 경우에 대응하는 수학적 관계식에 의해 측정 커패시터 (C2) 의 전압 (VM) 의 값을 근사화하는 것을 가능하게 한다. 이러한 이상적인 경우에, 인덕터 (L) 에 흐르는 전류 (IL) 는 다음 공식에 의해 제공된다:
IL = (VTEG × TTM) / L
2 개의 전술된 등식들에서 에너지 (EL) 를 에너지 (EC) 와 동일하게 형성함으로써, 이하 등식에 의해 제공되는 VM 에 대하여 이론적인 값이 획득된다:
Figure 112015049530652-pat00002
전술된 것과 같이 VTEG = 1 mV, L = 100 μH 및 TTM = 100 ㎲ 이고 C = 100 pF 인 예시적인 실시형태에서, VM 에 대하여 700 mV (0.7 V) 와 실질적으로 동일한 값이 획득된다. 배터리 전압이 예컨대, 1.5 V 와 동일하다면, 이 전압이 실질적으로 2 mV 를 초과할 때 전압 (VTEG) 을 정확히 측정하는 것은 더 이상 가능하지 않을 것임에 유의해야할 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 측정 회로는 제한된 애플리케이션으로 이루어지지만, 측정 회로의 의도된 애플리케이션에 특정되며, 즉 제너레이터가 배터리를 충전하기 위해 충분한 최소 전압, 즉 포지티브 에너지 밸런스를 갖는 최소 전압을 생성하고 있는지 여부를 결정하는 것으로 이루어진다. 그러므로, 정규 동작에서, 제너레이터는 더 높은 전압, 예컨대 5 - 10 mV 의 범위의 전압을 공급할 수 있다. 이러한 범위 내에서, 측정 회로는 제너레이터 전압이 측정되게 하지 않는다. 그러나, 제너레이터가 상기 범위 내에서 동작하고 있을 경우, 이러한 전압이 특정 값, 여기서 2 mV 보다 높은지 여부를 검출할 수 있다. VTEG 에 대한 최소 값이 본원에서, 예컨대 1 mV 와 동일하다면, 대응하는 측정 전압은 1 V 미만 이지만 0.5 V 이상을 유지한다. 측정 회로 (19) 가 간단하고 저렴한 회로를 사용하여 그러한 전압을 측정하는 것은, 그 회로가 매우 정확해야할 필요가 없기 때문에 용이하다. 바람직하게, 인덕터, 측정 커패시터 및 제 2 시간 인터벌 (TTM) 의 지속시간은, 측정 전압 (VM) 이 제너레이터에 의해 공급된 전압보다 적어도 100 배 높도록 선택된다.
특정 변형에 따르면, 제 2 다이오드 (D2) 의 임계 전압은 제너레이터에 의해 공급된 전압 (VTEG) 보다 높다. 예를 들어, 이러한 임계 전압은 200 mV 와 동일하다. 이러한 특징은 VTEG 와 실질적으로 동일한 초기 전압에서 이러한 전압의 측정 동안 충전 커패시터 (C2) 로부터 커패시터 (C0) 를 보호하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 그러한 초기 전압은 낮은 값의 VTEG 가 제공된 측정에 가상으로 어떤 혼란도 야기하지 않을 것이며, C2 의 전하는 버퍼 커패시터 (CO) 의 전하에 가상으로 어떤 영향도 주지 않을 것임에 유의할 것이다.
특정 변형에 따르면, 제 3 스위치 (24) 는 측정 단자와 배터리 전력 공급 단자 사이에 배열된다. 이러한 제 3 스위치는 또한 제어 신호 (S3) 를 전송하는 제어 유닛 (20) 에 의해 제어된다. 제어 유닛은 제 3 스위치를 배터리 충전 모드에서는 폐쇄하고 측정 모드에서 개방하도록 배열된다. 이러한 변형의 첫번째 장점은 다이오드 (D2) 가 배터리 충전 회로의 유용한 엘리먼트를 형성한다는 사실에서 발생한다. 즉, 상기 다이오드 (D2) 는 제너레이터 전압 측정 회로에 특정된 추가의 다이오드가 아니라; 제 1 다이오드 (D1) 를 통한 경로와 병렬의 배터리 충전 경로를 형성하는 충전 모드에서 제 1 기능을 가지고; 초기에 측정 커패시터를 방전시키고 그 후 인덕터로부터 측정 커패시터로 전송된 에너지를 보존하는 측정 모드에서 제 2 기능을 갖는다. 또한, 제 3 스위치는, 폐쇄될 경우 (즉, 전도성일 경우), 커패시터 (C2) 를 배터리를 충전하기 위한 평활 커패시터로서 사용할 수 있다. 따라서, 평활 커패시터 (C1) 는 도 2 에 도시된 것과 같이, 일부 실시형태들에서 옵션적이다.

Claims (7)

  1. 배터리 (6), 전기 에너지 제너레이터 (4), 및 상기 제너레이터와 상기 배터리 사이에 있는 유도성 전압 부스트 컨버터 (16) 를 포함하는 전자 디바이스로서,
    상기 제너레이터는 상기 배터리에 의해 공급되는 제 2 전압 (VBAT) 보다 낮은 제 1 전압 (Vin) 을 공급할 수 있고, 상기 컨버터는,
    - 입력 단자가 상기 제너레이터에 접속된 인덕터 (L),
    - 인덕터 출력 단자와 배터리 전력 공급 단자 사이에 배열된 적어도 제 1 다이오드 (D1),
    - 상기 인덕터 출력 단자와 접지 단자 사이에 배열된 제 1 스위치 (TM), 및
    - 상기 제 1 스위치를 제어하도록 배열된 제어 유닛 (20)
    을 포함하며;
    상기 전자 디바이스는 상기 제 1 전압을 측정하기 위한 회로를 더 포함하고, 상기 회로는,
    - 상기 접지 단자와 상기 인덕터 출력 단자 사이의 배터리와 병렬로 배열된 측정 커패시터 (C2) 로서, 상기 측정 커패시터는 배터리 커패시터보다 작고 전압 측정 회로 (19) 에 접속된 측정 단자를 갖는, 상기 측정 커패시터 (C2);
    - 상기 인덕터 출력 단자와 상기 측정 커패시터의 상기 측정 단자 사이에 위치된 제 2 다이오드 (D2); 및
    - 상기 측정 단자와 접지 단자 사이에 배열되고, 상기 제어 유닛에 의해 제어되는 제 2 스위치 (22)
    에 의해 형성되며,
    상기 제어 유닛은 상기 측정 단자에서 전압 (VM) 을 측정하기 위한 모드를 주기적으로 활성화하도록 배열되고, 상기 제어 유닛은 상기 측정 커패시터를 비우기 위해 제 1 시간 인터벌 동안 상기 제 2 스위치를 폐쇄하고, 상기 인덕터에서 측정 전류를 확립하기 위해 제 2 시간 인터벌 동안 상기 제 1 스위치를 폐쇄하며, 상기 제 1 시간 인터벌의 종료는 상기 제 2 시간 인터벌의 종료 이전에 또는 동시에 발생하여 상기 인덕터에서 축적된 에너지가 상기 제 2 시간 인터벌 이후에 상기 측정 커패시터로 부분적으로 전송되고, 따라서 에너지 전송의 종료시 상기 측정 단자에서, 상기 제 1 전압을 나타내는 전압을, 상기 전압이 배터리 전압 미만이라면, 생성하도록 하며, 상기 측정 커패시터는 측정 전압이 상기 배터리의 충전을 허용하는 상기 제너레이터의 최소 전압에서 상기 제 1 전압보다 높고 상기 배터리 전압보다 낮도록 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 인덕터 입력 단자와 상기 접지 단자 사이에 배열된 버퍼 커패시터 (C0) 를 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 전압 (VM) 을 측정하기 위한 상기 모드에서, 상기 제 2 시간 인터벌에 선행하는 제 3 시간 인터벌 동안 상기 제 1 스위치 (TM) 를 개방하는 것을 유지하며, 상기 제 3 시간 인터벌의 지속시간은 상기 인덕터 입력 단자에서의 전압이 제 1 제너레이터 전압의 90 % 와 적어도 동일한 값을 가지도록 충분히 길게 배열되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 시간 인터벌의 지속시간 및 상기 버퍼 커패시터는 상기 입력 단자에서의 전압이 상기 제 2 시간 인터벌 동안 10 % 이내까지 감소하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 다이오드의 임계 전압은 상기 제너레이터에 의해 공급된 제 1 전압보다 높은 것을 특징으로 하는, 전자 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 단자와 상기 배터리 전력 공급 단자 사이에 제 3 스위치 (24) 가 배열되고, 상기 제 3 스위치는 또한 상기 제어 유닛에 의해 제어되며, 상기 제어 유닛은 상기 제 3 스위치를 배터리 충전 모드에서는 폐쇄하고 상기 제 3 스위치를 전압 (VM) 을 측정하기 위한 상기 모드에서 개방하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인덕터, 상기 측정 커패시터 및 상기 제 2 시간 인터벌의 지속시간은, 상기 측정 전압이 적어도 상기 최소 전압에 대하여, 상기 제너레이터에 의해 공급된 제 1 전압보다 적어도 100 배 높도록 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제너레이터는 열전기 제너레이터이고, 상기 전자 디바이스는 사용자의 손목에 착용된 휴대용 오브젝트이며, 상기 열전기 제너레이터는 사용자의 신체에 의해 생성된 에너지를 캡처하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
KR1020150071947A 2014-05-26 2015-05-22 배터리에 전력을 공급하는 초 저전압 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스 KR101676568B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14169861.3A EP2950435B1 (fr) 2014-05-26 2014-05-26 Dispositif électronique comprenant un générateur d'énergie à très basse tension alimentant une batterie
EP14169861.3 2014-05-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150136019A KR20150136019A (ko) 2015-12-04
KR101676568B1 true KR101676568B1 (ko) 2016-11-15

Family

ID=50774733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150071947A KR101676568B1 (ko) 2014-05-26 2015-05-22 배터리에 전력을 공급하는 초 저전압 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9793737B2 (ko)
EP (1) EP2950435B1 (ko)
JP (1) JP6031556B2 (ko)
KR (1) KR101676568B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170213951A1 (en) * 2016-01-27 2017-07-27 Korea Research Institute Of Standards And Science Flexible thin multi-layered thermoelectric energy generating module, voltage boosting module using super capacitor, and portable thermoelectric charging apparatus using the same
CN107834653B (zh) * 2017-11-28 2020-10-20 维沃移动通信有限公司 一种移动终端的电池控制电路及移动终端
KR20230019959A (ko) * 2020-06-26 2023-02-09 테라와트 테크놀로지 가부시키가이샤 전지 시스템, 제어 장치 및 제어 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005094922A (ja) 2003-09-17 2005-04-07 Honda Motor Co Ltd 電源供給システム
JP2008199761A (ja) 2007-02-13 2008-08-28 Toyota Motor Corp 電源制御装置
WO2013042166A1 (ja) 2011-09-21 2013-03-28 トヨタ自動車株式会社 蓄電システムおよび、蓄電システムの制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6281485U (ko) * 1985-11-07 1987-05-25
US6646960B1 (en) * 1998-10-22 2003-11-11 Citizen Watch Co., Ltd. Electronic timepiece
US8704494B2 (en) * 2010-03-30 2014-04-22 Maxim Integrated Products, Inc. Circuit topology for pulsed power energy harvesting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005094922A (ja) 2003-09-17 2005-04-07 Honda Motor Co Ltd 電源供給システム
JP2008199761A (ja) 2007-02-13 2008-08-28 Toyota Motor Corp 電源制御装置
WO2013042166A1 (ja) 2011-09-21 2013-03-28 トヨタ自動車株式会社 蓄電システムおよび、蓄電システムの制御方法
JP5288041B1 (ja) 2011-09-21 2013-09-11 トヨタ自動車株式会社 蓄電システムおよび、蓄電システムの制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6031556B2 (ja) 2016-11-24
US9793737B2 (en) 2017-10-17
KR20150136019A (ko) 2015-12-04
JP2015226463A (ja) 2015-12-14
EP2950435B1 (fr) 2017-01-04
EP2950435A1 (fr) 2015-12-02
US20150340901A1 (en) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8564249B2 (en) Charging unit with two power source inputs
US10320223B2 (en) Circuit device, power receiving device, and electronic apparatus
EP3447881B1 (en) Battery current measurement
KR101676568B1 (ko) 배터리에 전력을 공급하는 초 저전압 제너레이터를 포함하는 전자 디바이스
US10439510B2 (en) Load current measurement
US9484773B2 (en) Energy harvesting apparatus and energy harvesting system
EP3449266B1 (en) Voltage detector and voltage detector system
US20120105132A1 (en) Temperature detection device
EP1584941B1 (en) Device for measuring a battery energy in particular during charge/discharge of the battery
Das et al. A 76% efficiency boost converter with 220mV self-startup and 2nW quiescent power for high resistance thermo-electric energy harvesting
CN205753618U (zh) 一种掉电保护电路
EP0999635A1 (en) Power supply monitoring ic and battery pack
US9007035B2 (en) Charge control circuit
EP3164727B1 (en) A method, a circuit, and a battery charger
CA3038145C (en) Power management integrated circuit
JP6930664B2 (ja) 電子式回路遮断器
US20160065050A1 (en) Power source circuit and method of controlling power source circuit
WO2016203234A1 (en) Voltage regulators
US9817413B2 (en) Power supply device and method for wireless sensor unit
KR101147378B1 (ko) 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치
KR20240015714A (ko) 에어로졸 생성 장치의 전원 유닛
JP6298985B2 (ja) センサーicの活用回路
JP2020202640A (ja) 遮断回路
CN117615684A (zh) 气溶胶生成装置的电源单元
Nielsen-Lönn et al. Design considerations for interface circuits to low-voltage piezoelectric energy harvesters

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant