KR101913456B1 - 제로 파워 충전기 제어기, 시스템들 및 방법들을 위한 전자 장치 상태 검출 - Google Patents

Abstract

충전 기기는 재충전가능한 배터리를 갖는 전자 장치로부터의 무부하의 단절 상태를 결정하도록 구성되고, 전자 장치와 충전기의 연결 상태를 결정하도록 구성되며, 재충전 파워는 충전기를 통해서 전자 장치에 공급될 수 있다. 메인스 파워 서플라이의 자동 연결 및 단절은 무부하 상태에서 버려지는 에너지 소비를 피하기 위하여 검출된 충전기 상태를 기초로 하여 이루어진다. 상태 검출은 전자 장치와 연관된 하나 이상의 신호선들 상에서 전압을 모니터링함으로써 결정될 수 있다.

Description

제로 파워 충전기 제어기, 시스템들 및 방법들을 위한 전자 장치 상태 검출{ELECTRONIC DEVICE STATE DETECTION FOR ZERO POWER CHARGER CONTROL, SYSTEMS AND METHODS}

본 출원은 2011년 11월 7일에 출원된 미국 임시특허출원(U.S. Provisional Patent Application) 번호 제61/556,577호의 우선권을 주장하고, 이러한 미국 임시출원의 전체 공개내용은 그 전체 내용이 본 명세서의 이 부분에서 참조에 의해 통합된다(incorporated by reference).

본 발명의 기술분야는 일반적으로 적극적인 사용(active use)을 하지 않을 때의 전기 기기 및 장치들의 에너지 소비를 최소화하기 위한 전자 제어기들에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 휴대용 전자 장치들과 함께 사용하기 위한 파워 컨버터들 및 충전 장치들에 대한 전자 제어기들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.

다양한 이유로, 주거 및 비즈니스 고객들에 의해서 전기 에너지 소비가 면밀하게 조사되는 것이 증가하고 있는 추세이다. 사용시 감소된 양의 전기 에너지를 소비하는 모든 타입의 전기 기기들을 제공하기 위하여 최근 몇 년 동안 많은 노력이 기울어져 왔다. 이러한 기기들은 시장에서 잘 받아들여져 왔으며, 주거(residential) 및 상용(commercial) 전력 소비자들 양쪽 모두에게 매우 선호된다. 종래의 기기들에 비하여 전기 에너지 소비를 감소시키는 전기 기기들을 제공하는 데에 많은 진전이 있었지만, 여전히 추가적인 에너지 소비 절약에 대한 요구가 존재한다.

본 발명은 휴대용 전자 장치들과 함께 사용하기 위한 파워 컨버터들 및 충전 장치들에 대한 전자 제어기, 시스템, 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은, 충전기 상태 검출(charger state detection)을 제공하고 배터리 충전이 필요하지 않은 경우에 메인스 파워 서플라이(mains power supply)로부터의 단절(disconnection)을 제공하는 충전 기기용 제어 엘리먼트(control element)들을 포함하는, 메인스 파워 서플라이와 휴대용 전자 장치를 인터페이싱(interfacing)하는 배터리 충전 기기를 포함하는 예시적인 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 충전 기기의 첫 번째 예시적인 구현예를 개략적으로 더 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 예시적인 충전 기기에 대한 충전기 상태 검출을 도시하는 예시적인 전압 대 시간 도표(voltage versus time plot)이다.
도 4는 예시적인 충전 기기의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 5은 도 4에서 도시된 충전 기기에 대한 충전기 상태 검출을 도시하는 첫 번째 예시적인 전압 대 시간 도표이다.
도 6은 도 4에서 도시된 충전 기기에 대한 충전기 상태 검출을 도시하는 두 번째 예시적인 전압 대 시간 도표이다.
도 7은 예시적인 충전 기기의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 충전 기기에 대한 충전기 상태 검출을 도시하는 첫 번째 예시적인 전압 대 시간 도표이다.
도 9는 예시적인 충전 기기의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 9에서 도시된 충전 기기에 대한 충전기 상태 검출를 도시하는 첫 번째 예시적인 전압 대 시간 도표이다.
도 11은 충전 기기에 대한 첫 번째 예시적인 상태 검출 알고리즘을 도시한다.
도 12는 충전 기기에 대한 두 번째 예시적인 상태 검출 알고리즘을 도시한다.
도 13은 전기 기기에 대한 상태 검출 특징들을 포함하는 벽 콘센트(wall outlet)의 실시예를 도시한다.

비-제한적(non-limiting)이고 비-전수적(non-exhaustive)인 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 설명되는데, 별도로 언급되지 않는 한, 여러 도면들에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 부품들을 가리킨다.

다양한 휴대용(portable) 또는 모바일(mobile) 전자 장치들이 알려져 있으며 널리 사용되고 있다. 이러한 휴대용 또는 모바일 전자 장치들은, 무엇보다도, 셀룰러 폰(cellular phone), 스마트 폰(smart phone), 노트북(notebook) 또는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 태블릿(tablet) 컴퓨터들, 휴대용 DVD 플레이어들, 오디오 및 비디오 미디어 엔터테인먼트 장치(audio and video media entertainment device)들, 전자 판독기(electronic reader) 장치들, 휴대용 게임(gaming) 장치들, 휴대용 GPS(global positioning system) 장치들, 디지털 카메라(digital camera) 장치들, 및 비디오 레코더(video recorder)들과 같은 장치들을 포함한다. 이러한 장치들은 전 세계의 아주 많은 가전 제품 사용자(consumer electronic user)들에 의해서 편리하게 향유되고 있으며 매우 선호된다.

이러한 휴대용 전자 장치들은 일반적으로 경량이고, 한 장소에서 다른 장소로 용이하게 이동될 수 있는 상대적으로 작은 핸드헬드(hand held) 장치들이다. 이러한 휴대용 전자 장치들은 전형적으로 내부(internal) 또는 온보드(on-board) 재충전가능 배터리 파워 서플라이들을 포함한다. 온보드 파워 서플라이들 덕분에 장치를 작동시키기 위하여 파워 코드(power cord) 등이 필요하지 않고, 장치들은 온보드 파워 서플라이의 에너지 저장에 상응하는 제한된 시간(limited time) 동안 외부 파워 서플라이(external power supply)의 임의의 위치와는 무관하게 완전히 동작할 수 있다. 제한된 시간은 장치의 실제 이용에 따라서 달라질 수 있다.

때때로 충전기라고 지칭되는 파워 어댑터(adapter) 또는 컨버터(converter)가 이러한 휴대용 전자 장치들을 위해 이용가능하다. 충전기들은 휴대용 전자 장치를 외부 파워 서플라이와 서로 연결시키는 파워 코드들을 포함한다. 이러한 충전기들은, 예컨대, 종래의 파워 콘센트(power outlet)를 거치는 상용 또는 주거용 파워 메인스 서플라이(power mains supply)와 같은 외부 파워 서플라이로부터의 AC 전력을, 전자 장치에 파워를 공급하기에 적절한 DC 파워로 변환할 수 있다. 다른 예로서, 컨버터는 비히클 배터리 파워 시스템(vehicle battery power system)과 같은 외부 DC 파워 서플라이의 더 높은 전압으로부터의 전력을, 전자 장치를 작동시키기에 적절한 DC 파워로 변환할 수 있다. 휴대용 전자 장치들이 충전기 및 관련 코드(cord)들을 통해서 이러한 외부 파워 서플라이들에 연결되는 경우에, 장치의 배터리를 재충전하기 위하여 및/또는 이와 달리 외부 파워 서플라이를 통해 장치에 파워를 공급하기 위하여, 충전기를 통해서 외부 파워 서플라이로부터 파워가 이용가능하게 된다.

다수의 소비자들은, 충전기가 실제로 휴대용 전자 장치에 연결되어 사용되고 있든지 또는 사용되고 있지 않든지 간에, 각각의 벽 콘센트에 이러한 장치을 위한 충전기들을 꼽아 놓고(plug), 이들을 플러그-인된(plugged in) 채로 두는 경향이 있다. 충전기가 벽 콘센트를 통해 메인스 파워 서플라이에 연결되어 있되 휴대용 전자 장치에 연결되어 있지 않은 경우들은 때때로 충전기의 무부하 상태(no-load state) 또는 무부하 상황(no-load condition)이라고 지칭된다.

다수의 소비자들은 종래의 충전 기기들이 외부 파워 서플라이에 연결되어 있거나 플러그-인되어 있는 경우에 무부하 상태에서 계속해서 전력을 소비할 것이라는 점을 인식하지 못한다. 다시 말해, 외부 파워 서플라이에 플러그-인된 채로 놓인다면, 종래의 충전기들은 파워를 변환하도록 작동할 것이고, 그래서 휴대용 장치가 충전기에 연결되어 있지 않은 때조차도 파워를 소비할 것이다. 무부하 상태에서의 이러한 에너지 소비에 대해서는 아무런 이득이 존재하지 않는다. 이것은 완전히 피할 수 있고, 매우 흔하고, 빈번히 간과되기 때문에, 단순히 버려지는(wasted) 파워이고, 혹자에 따르면 최악의 종류의 버려지는 파워이다.

종래의 충전 장치들은 또한 휴대용 전자 장치들을 위해 배터리(또는 배터리들)를 충전하기 위해 필요한 것보다 더 많은 에너지를 이용하는 경향이 있다. 이것은 장치의 배터를 충전하기 위해서 실제로 필요한 것보다 훨씬 더 긴 기간동안 충전기가 통상적으로 작동하기 때문이다. 다수의 소비자들은 충전기들 중의 다수의 종류들이, 전자 장치에서의 배터리 또는 배터리들의 완전한 충전(full charging)이 달성된 후에서도, 파워를 계속해서 끌어쓴다(draw)는 것을 알지 못할 수 있다. 몇몇 경우들에 있어서, 배터리가 충전되었을 때 사용자에게 표시하기 위하여 표시 라이트(indicator light) 및 이와 유사한 것이 제공되지만, 가장 주의 깊은 소비자들만이 배터리 충전을 자세히 모니터링할 것이고, 이러한 표시들에 바로 반응할 것이다.

게다가, 요즘에 대부분의 휴대용 전자 장치들은 저전력 상태(low power state)로 들어가는데, 이것은 적극적인 사용을 하지 않는 경우인 아이들 상태(idle state)라고 때때로 지칭된다. 이러한 아이들 상태들은 배터리 파워를 보존하기 위하여 제공되고, 배터리들을 재충전해야 하기 전에 더 오랜 시간 동안 장치들의 이용을 가능하게 할 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 이러한 아이들 상태에 들어가는 때에, 전자 장치는 파워 다운(power down)하거나 스스로를 턴 오프(turn off)하는 것으로 관찰자에게 보일 수 있다. 하지만, 빈번하게, 장치는 아이들 상태에서 결코 진실로 "오프(off)"되어 있지 않다. 이것은 아마도 다수의 소비자들의 직관에 반하는데, 장치가 충전기에 연결되어 있는 동안에도 아이들 상태에 들어갈 수 있기 때문에 상술한 문제점들에 의해서 문제가 더욱 심각해진다. 이것이 일어나는 경우에, 아이들 상태에 있는 전자 장치들은 연결되어 있다면 충전기를 통해서 외부 파워 서플라이로부터의 파워를 소비할 할 것이다.

요즘에 다수의 소비자들은 복수의 휴대형 전자 장치들을 소유하고 있을 수 있고, 자신들의 휴대형 전자 장치들을 위해 복수의 충전기들을 또한 소유할 수 있다. 각각의 구성원이 하나 이상의 장치들 및 충전기들을 소유하는 가정들에 대해서, 이들 다수가 충전을 위해 사용되지 않을 때에도 외부 파워 서플라이들에 꼽혀 있는 채로 놓이는 경우에, 문제점들이 증폭된다. 이러한 휴대형 전자 장치들에 대한 비즈니스 사용자들의 급증(proliferation)은 많은 경우들에 있어서 소비자들로 하여금 하나 이상의 충전기를 소유하고, 상이한 장소들에서(예컨대, 집과 직장에서) 이들을 유지하도록 하였고, 종종 충전기들이 플러그-인된 채로 유지된다. 여행시에, 소비자들은 자신들의 충전기들을 소지하는 것으로 알려져 있고, 이들은 자는 동안 자신들의 전자 장치들을 충전하기 위하여 충전기들을 플러그-인(plug in)한다.

몇몇 보고서들에 따르면, 전형적인 가정에서 연간 전형적인 전기 에너지 소비의 10% 내지 15%가, 아이들 상태(idle state), 스탠바이 상태(standby state), 또는 충전 기기들의 경우에는 무부하 상태(no load state)에 있을 때 전자 장치들 및 기기들에 의해 소모되는 파워로 인한 것일 수 있다. 따라서, 적극적인 사용을 하지 않는 때에 다양한 전자 기기들 및 장치들에 파워를 공급하기 위해 이러한 가정들에서 연간 수백 달러가 들어갈 수 있다. 이러한 파워 소비는 다수의 소비자들에게 의심받지 않고 본질적으로 부정적으로 기생하는 것이기 때문에 때때로 "뱀파이어 파워(vampire power)"라고 지칭된다. 가전 제품 장치(consumer electronic device)들의 외견상의 끝없는 급증을 고려하면, 이러한 문제점에 대한 우려는 점점 더 증가하고 있다. 전형적인 가정에 대해서, 뱀파이어 파워 문제에 기여하는 전자 장치들 및 기기들의 수는 시간이 흐르면서 늘어날 것으로 예상되고, 그래서 이러한 문제들은 시간이 흐르면서 증가할 것으로 예상된다.

에너지 소비자들에게 이러한 문제점들에 대해 알리고 교육하기 위하여 많은 노력이 들었지만, 제공되는 가장 전형적인 해결책은 버려지는 에너지 소비를 피하기 위하여 실제 사용(actual use)을 하지 않을 때에는 충전기들을 포함하여 전자 장치들 및 기기들을 뽑아 두라고(unplug) 소비자들에게 충고하는 것이다. 하지만, 다수의 소비자들에 대해서, 이것은 불편하고, 몇몇 경우들에서는 비현실적인 충고이다.

다양한 이유로, 전기 콘센트들이 항상 용이하게 액세스할 수 있는 것이 아니고, 그래서 특정 장소들에서 충전기를 포함하되 이에 한정되지 않는 기기 장치들을 플러그-인하는 것(plugging in)이 단순히 도전과제가 될 수 있다. 일단 충전 장치가 파워 콘센트에 꼽혀진 경우들에 있어서, 사용자가 그것을 뽑게 하기 위한 동기부여는 아주 적다. 실제로, 열렬한 가전 제품 사용자들에 대해서, 그들의 장치들을 충전하기 위한 충분한 콘센트들을 찾는 것만으로도 특히 여행시에 도전과제(challenge)가 될 수 있다. 또한, 특히 빈번한 충전을 요하는 빈번하게 사용되는 휴대형 전자 장치들에 대해서, 다수의 소비자들은 이들이 이용될 때마다 충전기들을 꼽고(plug) 뽑고(unplug) 하는 것보다는 편리한 장소에 충전기들을 꼽아 놓고 이들을 제자리에 두는 것이 단순히 더 쉽다는 것을 안다. 신체 장애를 가진 몇몇 소비자들의 경우에, 이들은 이들이 원하더라도 에너지를 절약하기 위해 장치들을 꼽고 뽑고 하는 것을 하지 못할 수 있다. 마지막으로, 물론, 뱀파이어 파워 소비 문제를 단순히 알지 못하고 있거나, 이를 완전히 이해 또는 인식하지 못하거나, 이를 무시하기로 선택한 일부 인구(population)가 존재한다.

유사한 문제들 및 결과들을 가지고 마찬가지로 비히클 전기 시스템으로부터 휴대형 전자 장치들에 파워를 공급하기 위한 어댑터들 및 충전기들이 이용가능하다. 오늘날 현대의 비히클들에는, 전형적으로 비히클에서의 다양한 장소들에서 다수의 이러한 휴대형 전자 장치들을 수용하기 위하여 비히클 전체에 걸쳐서 분산되어 있는 다수의 파워 콘센트들이 제공된다. 하지만, 다수의 비히클 소유자들은, 비히클이 일정 시간 기간 동안 점화장치(ignition)를 끈(off) 채로 주차되어 있는 동안에, 비히클 배터리를 소모시키는(drain) 연결된 휴대형 전자 장치로 인한 데드 배터리(dead battery)를 접해 왔다. 물론, 이러한 놀라운 일(surprise)들은 반갑지 않고, 이것은 다수의 소비자들이 휴대형 장치들 및/또는 그들의 충전기들 또는 어댑터들을 실제로 어떻게 작동시킬지 이해하지 못할 수 있는 다른 영역이다. 몇몇 타입의 휴대형 장치들은 비히클에서의 충전기들/어댑터들과 함께 사용되는 경우에 비히클 배터리를 소모시키는 임의의 가능성을 최소화하기 위하여 언제 자신들을 파워 다운(power down)했는지 및 언제 점화장치가 턴 오프되었는지를 인식하도록 설계되기 때문에, 이러한 혼란은 아마도 증가하기만 한다. 몇몇 장치들은 이러한 방식으로 확실히 효과적으로 기능하지만, 이들 모두가 그런 것은 아니고 문제점들은 여전히 남아 있다.

마찬가지로, 현대의 비히클들은 비히클 배터리가 고갈되는(depleted) 것을 방지하기 위하여 장치들을 단절시키는(disconnect) 지능적인 특징들을 포함할 수 있다. 연결된 장치들은, 예컨대, 비히클 점화장치가 턴 오프된 후 일정 시간 기간 후에 자동으로 단절될 수 있다. 하지만, 이러한 특징들은 고의든(knowingly) 고의가 아니든(unknowingly) 비히클의 사용자에 의해 전형적으로 스위치 온(on) 또는 오프(off)될 수 있다. 그래서, 비히클 배터리의 우연한(inadvertent) 파워 고갈들을 방지하기 위하여 잘 설계된 비히클 시스템 특징들조차 헛되게 할 혼란 및 문제들이 여전히 초래될 수 있다.

다양한 시스템들 및 방법들이 다양한 애플리케이션(application)들에서 설명된 타입의 낭비되는(wasteful) 에너지 소비에 대응하기 위해 제안되었지만, 어떠한 것도 간단하고, 실용적이고, 편리하고, 알맞은 해결책을 제공하는 것으로 여겨지지 않는다. 오히려, 이러한 문제들을 처리하도록 설계된 기존 시스템들 및 방법들은 복잡하고, 불필요하게 비용이 많이 들고, 비실용적이거나 불편하고, 인간의 실수(human error)에 종속적이라고 여겨진다.

무부하 상태일 때, 외부 파워 서플라이(예컨대, AC 파워 메인스(power mains) 또는 비히클 배터리(vehicle battery))로부터 충전 기기를 자동으로 단절시키기 위한 예시적인 전기 장치 및 기기 제어기들, 시스템들, 및 방법들이 이하에서 설명된다. 그래서, 충전 기기는 무부하 상태를 검출할 수 있고, 외부 파워 서플라이로부터 그 자신을 단절시킬 수 있다. 결과적으로, 충전 기기는 무부하 상태에서 파워가 불필요하게 소비되지 않게 하면서 외부 파워 서플라이와 연관된 파워 콘센트에 꼽힌 채로 남아 있을 수 있다.

이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 충전 기기는 충전 기기가 휴대용 전자 장치에 연결되어 있는지(또는 연결되어 있지 않은지) 여부를 지능적으로 검출할 수 있고, 충전기가 휴대용 전자 장치로부터 단절된 경우에, 충전기는 자동으로 스위치 오프되고(switched off) 외부 파워 서플라이로부터 단절되어서, 더 이상 파워를 헛되이 소비하지 않는다. 게다가, 충전기 애플리케이션은 휴대용 전자 장치에 재연결된(reconnected) 때를 지능적으로 겸출할 수 있고, 따라서 충전 기기의 이용이 요구되거나 필요한 때에 메인 파워 서플라이(main power supply)에 재연결될 수 있다. 이러한 연결 및 재연결은 상대적으로 간단하고 비용이 적게 드는 방식으로 제공된다.

프로세서-기반 제어기들로 구현됨으로써, 본 발명의 제어기들, 시스템들, 및 방법들은 충전 장치들의 버려지는 무부하 전력 소비를 제거하고, 또한 메인 파워 서플라이(main power supply)로부터 전기 장치 또는 기기를 뽑을(unplug) 임의의 필요성을 배제한다. 전자 장치들의 사용자들은 전과 같이 계속해서 충전기들을 편리하게 이용할 수 있고, 실질적인 에너지 절약을 여전히 달성하면서도 이들을 뽑을 필요가 없다. 상술한 전자 장치들 및 기기들 중의 임의의 것뿐 아니라 다른 것들도 유용할 수 있다. 본 명세서에서 상술한 장치들 및 애플리케이션들은 단지 예시적인 것이며, 제한이 아니라 설명을 위해서 제공된다. 상술한 것과 유사한 에너지 소비 문제들을 나타내는 임의의 전기 기기 또는 장치는 본 발명의 공개에서 구체적으로 언급되었든 언급되지 않았든 간에 공개되는 본 발명의 사상으로부터 이익을 얻을 수 있다.

충전 기기 또는 충전 장치와 같은 전기 장치를 작동시키기 위한 제어기들, 시스템들, 및 방법들이 이하에서 설명되는데, 여기서 이 장치는 휴대용 전자 장치에 연결되어 있는지 여부를 검출하고, 이러한 검출을 기초로 해서, 외부 파워 서플라이로부터의 파워를 소비하지 않도록 지능적으로 충전기를 외부 파워 서플라이에 연결시키거나 외부 파워 서플라이로부터 단절시킬 수 있다. 충전 장치들 및 방법들의 예시적인 실시예들은, 다른 변형례들이 가능하지만, 표준화된 입력을 거쳐서 휴대용 장치에 연결되는 표준 케이블을 통해서 휴대용 장치에 충전 전력(charging power)을 제공할 수 있는 배터리 충전기에 대해 공개된 예들을 지향한다. 예를 들어, 후술하는 지능적인 특징들은 이와 달리, 벽 콘센트 또는 파워 리셉터클이 전자 장치 또는 다른 파워 수신 장치에 연결되어 있는지 여부에 대한 지능(intelligence)을 제공하기 위하여 그리고 버려지는 파워 소비를 방지하기 위하여, 비히클 배터리 시스템에서 파워 리셉터클(power receptacle) 또는 벽 콘센트에 통합될 수 있다.

고련된 실시예들에서 배터리 충전기는, 충전기를 통한 배터리 충전이 필요하지 않을 때, 때때로 본 명세서에서 메인스 파워 서플라이라고 지칭되는 외부 파워 서플라이로부터 그 자신을 구체적으로(specifically) 단절시킨다. 이것은, 배터리 충전 기기가 요구에 따라 메인스 파워(mains power)를 단절시키거나 재연결하도록 충전 전력이 요구되는 때(또는 요구되지 않는 때)를 나타내는 제어 입력들의 적극적인 모니터링(monitoring)을 통해서 성취된다. 논의의 목적상, 휴대용 장치가 휴대용 장치와 호환될 수 있는(compatible) 표준 충전 케이블 또는 코드를 이용해서 배터리 충전기에 연결된 때에 충전 전력이 필요하거나 요구된다. 표준 케이블에 존재하는 신호선(signal line)들 중의 적어도 하나의 모니터링을 통해서, 그리고 구체적으로는 신호선들 중의 하나 이상의 전압을 모니터링하고 전압 변화(change)들을 검출함으로써, 표준 케이블의 휴대용 전자 장치로의 연결(connection) 및 표준 케이블의 휴대용 전자 장치로부터의 단절(disconnection)이 신뢰성 있게(reliably) 검출될 수 있다. 충전기에 대한 이러한 상태 검출은 이후에 메인스 파워 서플라이에 단절시키거나 재연결시키기 위한 충전기 제어들의 기초로서 이용될 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, 충전 기기(charger appliance)(100)를 포함하는 시스템이 도시된다. 충전 기기(100)는 외부의 메인스 파워 서플라이(mains power supply)(102)를 휴대용 전자 장치(portable electronic device)(104)와 인터페이싱하고(interface) 서로 연결시킨다.

도시된 예에서의 충전 기기(100)는 표준화된 콘센트(standardized outlet)를 통해서 메인스 파워 서플라이(102)에 연결가능한 플러그(plug)(106), 제어 회로(control circuitry)(108), 케이블(cable) 또는 코드(cord)(110), 및 전자 장치(104) 상에서 제공되는 메이팅 커넥터(mating connector)를 통해서 휴대용 전자 장치(104)와 전기적 연결(electrical connection)을 수립하는 커넥터(connector)(112)를 포함한다. 이와 달리, 제어 회로는 벽 콘센트 또는 파워 리셉터클을 통해서 파워 서플라이에 통합될 수 있는데, 이것은 전자 장치(104)에 파워를 공급하는 케이블(110)을 직접 받아들이도록 적용될 수 있다. 다시 말해, 벽 콘센트는 중간 플러그(intermediate plug)(106)를 필수적으로 관여시키지 않으면서 메인스 파워 서플라이와 직접적인 연결을 수립하기 위하여 예컨대 유니버설 시리얼 버스(Universal Serial Bus)("USB" 포트) 또는 다른 인터페이스(interface)로 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 후술하는 임의의 파워 변환 및 모니터링이 벽 콘센트 또는 파워 리셉터클에 통합될 수 있다. 하지만, 플러그(106)를 가지고 종래의 어댑터로서 제공되든지, 또는 지능적 파워 콘센트나 리셉터클로서 제공되든지 간에, 제어기 특징들은 다양한 예시적인 실시예들과 관련하여 후술하는 바와 유사한 방식으로 작동한다.

후술하는 바와 같이, 충전 기기(100)의 검출된 상태에 따라서, 제어 회로(108)는 메인스 파워 서플라이(102)로부터 그 자신을 단절시키고 전기적으로 격리시킬(isolate) 수 있을 뿐만 아니라, 충전 전력이 필요한 때에 메인스 파워 서플라이(102)에 재연결될 수 있다. 다시 말해, 제어 회로(108)는 휴대용 전자 장치(104)의 내부 또는 온보드 배터리 파워 서플라이(114)를 충전하기 위하여 외부의 메인스 파워 서플라이(102)로부터의 파워가 필요한지(또는 필요하지 않은지) 여부를 지능적으로 결정할 수 있고, 그래서 전자 장치(104)에 의해서 충전기(charger)(100)가 필요하지 않을 때에 버려지는 파워 없이 충전 기기(100)를 작동시킬 수 있다. 그러므로, 충전기(100)는 메인스 파워 서플라이(100)로부터 단절되는 경우에 아무런 파워를 소비하지 않으므로 때때로 제로 파워 충전기(zero power charger)라고 지칭된다.

메인스 파워 서플라이(102)는, 예를 들어, 주거용 파워 시스템들에 흔한 120V, 60Hz, 단상 파워(single phase power)와 같은 AC(alternative current) 메인스 전압(mains voltage)을 공급할 수 있지만, 다른 전압들, 다른 주파수들에서 동작하거나 다양한 수의 위상들을 갖는 다른 타입의 AC 파워 서플라이들이 가능하다. 이와 달리, 메인스 파워 서플라이(102)는, 예를 들어, 비히클 전력 시스템의 저장 배터리 또는 배터리들과 같은 12V 내지 15V, DC(direct current) 파워 서플라이일 수 있다는 점 또한 인식된다. 비히클 시스템에서, 메인스 파워 서플라이(102)에 대응하는 배터리 또는 배터리들은 비히클의 액세서리들 및 보조 애플리케이션(auxiliary application)들을 작동시키기 위한 보조 파워 시스템(auxiliary power system) 또는 주 파워 시스템(main power system)의 일부일 수 있다. 인터페이스 플러그(interface plug)(106)의 하나의 타입이 도 1에 도시되지만, 충전기(100)를 메인스 파워 서플라이(102) 내지 다양한 타입의 AC 및 DC 메인스 파워 서플라이들과 연결시키기 위하여 다르게 구성된 인터페이스 플러그들이 필요할 수 있다고 인식된다. 이러한 인터페이스 플러그들은 일반적으로 알려져 있으며 본 명세서에서 더 설명되지 않는다.

비히클과, 비히클 전기 시스템에 연결된 다양한 장치들 및 기기들의 문맥에 있어서, 다양한 실시 예들에서의 비히클은 승객(passenger) 비히클(예컨대, 도로 이용을 위해 설계된 모터사이클들, 차(car)들, 트럭들, 및 버스들), 상용(commercial) 비히클(예컨대, 트랙터 트레일러(tractor trailer)들, 우편물 트럭들, 배달 비히클들, 쓰레기 트럭들, 및 화물 트럭(hauler)들, 포크리프트(forklift)들), 건설(construction) 비히클들(예컨대, 채굴기(digger)들, 굴착기(backhoe)들, 불도저(bulldozer)들, 적재기(loader)들, 및 흙운반(earthmoving) 장비, 그레이더(grader)들, 롤러(roller)들, 덤프-트럭(dump-truck)들), 군사적 이용을 위해 갖춰진 모든 타입의 비히클들, 오프-로드(off-road) 이용을 위해 설계된 비히클들(예컨대, 트랙터(tractor)들 및 다른 농장(farm) 비히클들, 4륜 구동 비히클들, 스포츠 유틸리티 비히클들, 모든 지상 비히클들, 더트 바이크(dirt bike)들, 듄 버기(dune buggy)들, 락 크롤러(rock crawler)들, 샌드레일(sandrail)들, 스노우모빌(snowmobile)들, 골프 카트(golf carts)들), 다양한 타입의 해양(marine) 비히클들(예컨대, 배들, 보트들, 잠수함들, 수상 모터바이크(personal watercraft) 및 다른 선박들), 다양한 타입의 항공기(예컨대, 비행기들 및 헬리콥터들), 스페이스(space) 비히클들(예컨대, 미사일들, 로켓들, 위성들 및 셔틀(shuttle)들), 오락용(recreational) 비히클들(예컨대, RV들 및 캠퍼 트레일러(camper trailer)들), 또는 기계적, 전기적, 그리고 다른 시스템들 및 서브시스템들에 의해 파워를 공급받는 및/또는 추진되는 것들 또는 사람들을 운송하는 다른 유형들일 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 도 1에서 개략적으로 도시된 바와 같은 "메인스 파워 서플라이(mains power supply)"(102)는 휴대용 전자 장치이든 아니든 다른 전자 장치에 의해서 수행될 수 있다는 점이 고려된다. 다시 말해, 다른 타입의 전자 장치가 공지의(known) 연결 포트(connection port)들 및 프로토콜(protocol)들을 이용해서 다른 전자 장치들에 파워를 공급할 수 있다. 그러므로, 제1 전자 장치가 (충전기를 통하든 통하지 않든) AC 또는 DC 메인스 파워 서플라이에 연결될 수 있는 것 및 제1 장치가 출력 파워(output power)를 제2 전자 장치(104)에 공급할 수 있는 것이 가능하다. 다시 말해, 충전기(100)와 메인스 파워 서플라이(102) 간의 간접적 연결이 다른 전자 장치를 통해서 가능하게 수립될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 컨버터 회로(converter circuitry)(116)는 장치(104)에 적절한 충전 전력을 공급하기 위해 이용될 수도 있고 이용되지 않을 수도 있다. 하나의 예로서, 스마트 폰과 같은 휴대용 전자 장치는 USB 포트 또는 다른 인터페이스를 통해서 컴퓨터와 인터페이싱될 수 있고, 따라서, 컴퓨터가 그 자신의 파워 코드 또는 도킹 스테이션(docking station)을 가지고 연결될 때, 컴퓨터는 그 자신의 배터리 스토리지(battery storage)로부터 또는 메인스 파워 서플라이로부터 휴대용 전자 장치에 파워를 공급할 수 있다.

적절한 충전기(100)를 가지고 이용된다면, 휴대용 전자 장치(104)는 다양한 타입의 메인스 파워 서플라이(102)들과 인터페이싱할 수 있다는 점이 지금 분명히 이해되어야 한다. 그래서, 휴대용 전자 장치(104)의 소유자는 상이한 메인스 파워 서플라이(102)들을 가지고 이용하기 위해서 상이한 충전기들을 편리하게 소유할 수 있다. 이러한 노트(note)에 있어서, 충전기(100)는 휴대용 전자 장치(104)와 함께 공급될 수도 있고 공급되지 않을 수도 있지만, 오히려, 충전기(들)(100)는 액세서리(accessory)로서 장치(104)로부터 별도로 구매될 수 있다. 게다가, 표준화된 케이블(110)들 및 커넥터들이 호환가능한 전자 장치(104)들과 함께 이용되는 경우에, 단일한 충전기(100)가 복수의 전자 장치(104)들에 충전 전력을 공급하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 충전기(100)가 하나 이상의 장치(104)를 동시에 충전하도록 구성되는 것이 가능하며, 이러한 경우에 후술하는 바와 같은 상태 검출 특징들은 복수의 장치(104)들의 관점에서 충전기(100)의 상태를 검출하기 위해 이용될 수 있을 것이다.

도시된 예에서 제어 회로(108)는, 충전기(100)를 통해 메인스 파워 서플라이(100)에 연결될 때 표준 케이블(110) 내에 포함된 전력선(power line)(118)을 이용하여 배터리 충전 파워를 휴대용 장치(104)에 공급하는 AC/DC 컨버터(또는 컨버터 회로)(116)를 포함한다. 하지만, 대안적인 실시예들에서, 컨버터 회로(116)는 이용되고 있는 메인스 파워 서플라이에 따라서 DC/DC 컨버터일 수 있다고 이해된다.

도시된 바와 같은 케이블(110)은 전력선(118), 공통 접지(common ground)(120), 및 신호선들(122 및 124)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 다른 수의 신호선들이 제공될 수 있다. 케이블(100)은 원한다면 충전기(100)의 제어 회로(108)와 휴대용 장치(104)와의 기계적 및 전기적 연결을 수립하기 위하여 그 한쪽 또는 양쪽 말단에 커넥터를 포함할 수 있다. 휴대용 전자 장치(104) 및 충전기(100)에는 기계적 및 전기적 연결들을 수립하기 위하여 케이블 상에서 제공된 것들에 대한 메이팅 커넥터들이 제공될 수 있다. 이러한 커넥터들은 다양한 공지의 플러그(plug) 및 소켓(socket) 타입 커넥터들 또는 본 기술분야에서 알려진 다른 타입의 커넥터들 중의 하나일 수 있다. 다른 고려된 실시예에서, 케이블(110)은 영구적인 방식으로 충전기(100)에 미리 부착될 수 있어서, 사용자는 휴대용 전자 장치(104)와의 기계적 및 전기적 연결을 형성하고 끊는 것에만 관심을 가질 필요가 있다.

도시된 바와 같은 충전 기기(100)는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 래칭 릴레이(latching relay)와 같은 스위치(switch)(126)를 더 포함한다. 스위치(126)는 예를 들어 한 개 또는 두 개의 폴(pole)들을 포함할 수 있고, 모니터링 장치(monitoring device) 또는 컨트롤러(controller)(128)에 의해 제공되는 제어 신호에 응답하여 컨버터 회로(116)로부터 메인스 파워(mains power)(102)를 각각 단절하거나 연결하기 위하여 개방된(opened) 상태 또는 폐쇄된(closed) 상태에서 선택적으로 동작할 수 있다. 스위치(126)가 도 1에서 도시된 바와 같이 개방된 경우에, 컨버터 회로(116)는 메인스 파워 서플라이(102)로부터 전기적으로 격리된다. 결과적으로, 메인스 파워 서플라이(102)로부터 컨버터 회로(116)로 아무런 전류가 흐르지 않고, 메인스 파워 서플라이(102)로부터 아무런 파워가 소비되지 않는다. 하지만, 스위치(126)가 폐쇄된 경우에, 메인스 파워 서플라이(102)와 컨버터 회로(116) 간의 전기적 경로(electrical path)가 완성되고, 이를 통해서 메인스 파워 서플라이(102)로부터 컨버터 회로(116)로 전류가 흐를 수 있으며, 컨버터 회로(116)는 전력선(118)을 통해서 케이블(110)에 출력 파워를 공급한다. 그리고, 케이블(100)에서의 전력선(118)은 케이블(110)이 장치(104)에 연결되어 있는 경우에 전자 장치(104) 내의 배터리(114)를 재충전하기(recharge) 위하여 충전 전력을 공급할 수 있다.

충전기(100)는 때때로 컨트롤러라고 지칭되는 모니터링 장치(128)를 더 포함하고, 모니터링 장치(128)는 도 1에서도 도시된 바와 같이 메인스 파워(102)가 스위치(126)를 통해서 컨버터 회로(116)로부터 단절되어 있는 동안 에너지 저장 장치(energy storage device)(130)로부터 계속적인 작동을 위한 에너지를 끌어온다(derive). 다양한 고려된 실시예들에서, 에너지 저장 장치(130)는 커패시터(capacitor) 또는 배터리일 수 있다. 하나의 고려된 실시 예에서의 에너지 저장 장치(130)는 바람직하게는 동일한 사이즈의 배터리보다 일반적으로 더 적은 저장 용량을 갖는 수퍼커패시터(supercapacitor)이지만, 배터리들을 포함하되 이에 한정되지 않는 다른 에너지 저장 장치들이 다른 실시예들에서 잠재적으로 이용될 수 있을 것이다.

메인스 파워(102)가 스위치(126)를 통해서 연결되는 경우에, 에너지 저장 소자(energy storage element)(130)는 컨버터 회로(116)의 재충전 출력(re-charge output)(132)을 통해서 재충전된다. 컨트롤러(128)는 에너지 저장 소자(130)가 후술하는 상태 검출 특징들을 공급할 수 있다는 것을 보장하기 위하여 컨버터(116)에 메인스 파워 서플라이(102)를 연결 및 단절시키기 위한 스위치(126)를 작동시킨다.

도시된 예에서, 컨트롤러(128)는 프로세서(processor)(134) 및 메모리 스토리지(memory storage)(136)를 포함하는 프로그램가능한(programmable) 프로세서-기반 장치(processor-based device)이고, 실행가능한 명령어들, 커맨드(command)들, 및 제어 알고리즘들뿐 아니라 충전기(100)를 작동시키기 위한 다른 데이터 및 정보가 저장된다. 프로세서-기반 장치의 메모리(136)는, 예컨대, RAM(random access memory), 그리고 FLASH(flash memory), PROM(programmable read only memory), 및 EEPROM(electronically erasable programmable read only memory)을 포함하되 이에 한정되지 않는 RAM 메모리와 함게 이용되는 다른 형태의 메모리일 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, 용어 "프로세서-기반 장치(processor-based device)"는 장치의 기능을 제어하기 위해 도시된 바와 같은 프로세서 또는 마이크로프로세서나, 또는 마이크로컨트롤러(microcontroller)들, 마이크로컴퓨터들, 프로그램가능한 논리 컨트롤러(programmable logic controller)들, RISC(reduced instruction set) 회로들, 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit)들, 및 다른 프로그램가능한 회로들, 논리 회로들, 그 등가물(equivalent)들, 및 후술하는 기능을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서와 같은 다른 등가의(equivalent) 엘리먼트들을 포함하는 장치들을 지칭할 수 있다. 이상의 열거된 프로세서-기반 장치들은 단지 예시적인 것이며, 그래서 "프로세서-기반 장치(processor-based device)"라는 용어의 정의 및/또는 의미를 어떤 식으로든 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

도 1에 도시된 예시적인 실시예에서의 컨트롤러(128)는 제1 신호선(122) 상의 임의의 전압 변화를 검출하기 위하여 제1 신호선(122)의 전압 상태를 모니터한다. 더욱 구체적으로, 컨트롤러(128)는 제1 전압에서 에너지 저장 소자(130)를 통해서 전압을 제1 신호선(122)에 인가할 수 있고, 컨트롤러(128)에 입력되는 피드백(feedback)을 통해서 전압을 측정할 수 있다. 케이블(110)이 휴대용 장치(104)에 연결된 경우에, 제1 신호선(122) 상에서 모니터링되는 전압은 인가된 전압(applied voltage)과는 다를 것이다. 따라서, 컨트롤러(128)는 제1 신호선(122) 상에서 이러한 전압 변화를 검출하고, 응답으로 메인스 파워 서플라이(102)를 컨버터 회로(116)에 재연결하기(re-connect) 위하여 릴레이(126)를 작동시킨다. 이후, 외부의 메인스 파워 서플라이(102)로부터의 전력은 케이블(110)에서의 전력선(118)을 통해서 컨버터 회로(116)에 의해 휴대용 장치(104)에 전송된다. 동시에, 에너지 저장 장치(130)는 그 최대 용량(full capacity)으로 재충전된다.

케이블(110)이 휴대용 장치(104)로부터 단절되거나 제거된 경우에, 제1 신호선(122) 상의 전압은 다시 변한다. 이 변화는 컨트롤러(128)에 의해 검출되고, 컨트롤러(128)는 휴대용 장치(104)의 배터리(114)가 충전되는 동안 계속해서 제1 신호선(122)을 모니터링한다. 휴대용 전자 장치(104)로부터의 케이블(110)의 단절에 응답하여, 컨트롤러(128)는 메인스 파워(102)가 컨버터 회로(116)로부터 단절되도록 릴레이(126)를 작동시킨다. 이 시점에서, 컨버터 회로(116)는 외부의 메인스 파워 서플라이(102)로부터 아무런 파워를 수신하지 않고, 컨트롤러(128)는 단지 모니터링 목적을 위해서 에너지 저장 장치(130)에 의해 에너지를 공급받는다. 이러한 방식으로, 충전기(100)는 휴대용 장치(104)가 이로부터 단절되어 있는 동안(즉, 케이블(110)이 전기 장치(104)로부터 단절되어 있는 상술한 무부하 상태) 아무런 에너지도 허비하지 않는다.

다양한 예들이 이하에서 설명되고, 여기서 컨트롤러(128)를 가지고 신호선들(122 또는 124) 중의 하나 이상에서 전압들을 모니터링함으로써 또는 충전기(100)의 상태에 있어서의 검출된 변화들에 응답하여 유사한 기능을 제공함으로써 충전기(100)에 대한 상태 검출이 가능하게 된다. 컨트롤러(128)는, 휴대용 장치(110)가 케이블(110)의 연결(connection)을 통해서 충전기(100)에 연결되어 있는지 또는 케이블(110)의 단절(disconnection)을 통해서 충전기(110)로부터 분리되어 있는지 여부를 효과적으로 결정할 수 있다. 케이블(110)과 휴대용 장치(104)의 이러한 결합(coupling) 및 분리(uncoupling)를 결정함으로써 장치(104)가 연결되어 있을 때에만 충전기(100)를 통해서 장치(104)에 파워가 공급될 수 있고, 장치가 단절되어 있는 동안 충전기(100)의 에너지 소비가 효과적으로 제거될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 하나의 예시적인 구현예의 추가적인 세부사항들이 설명된다. 이 예에서의 표준 케이블(110)(도 1)은 배터리 충전기(100)와 인터페이싱하는 USB 커넥터(connector)(150)를 가진 USB(Universal Serial Bus) 케이블이다. 이러한 USB 케이블 인터페이스(interface)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전력선(152) 및 커넥터(150)에서 Vbus로서 도시된 바와 같은 대응 콘택(corresponding contact), 두 개의 신호선들(154 및 156) 및 도 2에서 도시된 커넥터(150)에서의 D- 및 D+ 으로서 도시된 대응 콘택들, 그리고 접지선(ground line)(158) 및 도 2에서 GND로 도시된 커넥터(150)에서의 대응 콘택을 포함한다. 커넥터(150)가 장치(104)와 인터페이싱되는(interfaced) 경우에, 장치(104)에서의 대응 콘택들은 커넥터(150)에서의 Vbus, D-, 및 D+ 콘택들에 전기적으로 연결된다.

컨버터 회로(116)가 메인스 파워 서플라이(102)(도 1)에 연결되는 경우에, 컨버터 회로(116)는 도 2에서 Vcharge로서 도시된 전압(160)을 Vbus 전력선(150) 상으로 출력한다. 이 예에서, USB 스펙(Specification)은 Vcharge(160)를 DC 5 볼트(volt)인 것으로 정의한다. 이 예에서, 신호선들(154 및 156)(D- 및 D+)은 배터리 충전기(100) 내에서 서로 단락된다(shorted together). USB-IF 배터리 충전 스펙(Battery Charging Specification)에 따르면, 신호선들(154 및 156)의 이러한 단락 상태(shorted condition)는, 휴대용 장치(104)가 전용 충전 포트(Dedicated Charger Port) 또는 전용 충전 장치(dedicated charger device)에 연결되어 있다는 것의 표시로서 휴대용 전자 장치(104)(이것에는 도시된 커넥터(150)로의 메이팅 커넥터가 제공됨)에 의해 이용될 수 있다.

단락된 신호선들(154 및 156)은 바이어스 저항(biasing resistor)들(R1 및 R2)을 통해서 Vcap(162)과 동일한 전압으로 바이어스된다(biased). Vcap(162)은 도 2의 예에서 에너지 저장 장치(130) 또는 수퍼커패시터에 의해 공급받는 전압에 대응한다. 하나의 예에서, Vcap(162)은 3.6 볼트로 설정되지만, 원한다면 다른 전압들이 이용될 수 있다. 아무런 휴대용 장치(104)가 커넥터(150)를 통해서 연결되어 있지 않은 경우에, 신호선들(154 및 156)(D- 및 D+)은 적절히 Vcap 또는 3.6 볼트로 바이어스된다. 이러한 바이어스된 전압은 컨트롤러(128)(이 예에서는 마이크로프로세서)에 의해서 그 입력 포트(164)에서 감지되고(sensed), 그리고 입력 포트(164)는 R1과 R2 사이의 노드(node)에 연결되어 있다. 하나의 예에서, R1은 10 Kohm이 되도록 선택되고, R2는 1.0 Mohm이 되도록 선택된다.

컨트롤러(128)는 마이크로프로세서를 포함하고, 전형적으로 극도의 저전력 소비 장치(very low power consuming device)이다. 미국, 아리조나주(Arizona), 챈들러(Chandler)에 소재한 Microchip(www.microchip.com)에 의해 제조된 부품 번호 PIC16LF1823를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하되 이에 한정되지 않는 적절한 마이크로프로세서 장치들이 컨트롤러(128)로서 이용하기 위해 알려져 있다. 프로그램적으로(programmatically), 마이크로컨트롤러(128)는 아무런 휴대용 장치(104)가 존재하지 않는 경우(즉, 케이블(110)이 휴대용 장치(104)에 연결되어 있지 않은 무부하 상태)에 딥 슬립 모드(deep sleep mode)에서 대부분의 시간을 보낸다. 딥 슬립 모드에서, 이러한 마이크로컨트롤러(128)는 도 2에서 Vd라고도 도시된 입력(166)에서 그 전압 공급기(voltage supply)로부터 1 마이크로암페어(microampere) 전류의 소량만을 끌어온다(draw). Vd는 에너지 저장 장치(130)(이 예에서는 수퍼커패시터)에 의해 공급되기 때문에, 에너지 저장 장치(130)가 재충전될 필요가 있는 지점까지 Vcap(162)이 감소되기 전에 매우 긴 시간이 걸린다.

마이크로컨트롤러(128)의 입력 포트(164)는 그 위에서의 임의의 전압 변화가 딥 슬립 모드로부터 마이크로프로세서(128)를 웨이크 업(wake up)하도록 프로그램적으로 구성된다. 이러한 포트 프로그래밍 특성은 알려져 있으며 본 명세서에서 더 설명되지는 않는다.

아무런 휴대용 장치(104)가 존재하지 않는 경우에, Vcap 크기의 안정적인 전압이 마이크로컨트롤러(128)의 입력 포트(164)에 존재한다. 휴대용 장치(104)가 연결되는 순간(즉, 케이블 및 커넥터(150)가 휴대용 전자 장치(104)와 짝지어짐(mated))에, 신호선들(154 및 156)(D- 및 D+)은 다같이 전압 Vcap에서부터 거의 0 볼트의 전압까지 낮추어질 것이다. 그 결과, 입력 포트 전압이 유사하게 낮추어질 것이다. 입력 포트(164)를 통해서 검출된 이러한 전압 변화는 마이크로컨트롤러(128)를 웨이크 업할 것이다. 프로그램적으로, 마이크로컨트롤러(128)는 휴대용 장치(104)가 존재한다는 것을 나타내는 값(즉, 도시된 USB 예에서는 약 5 볼트)으로 입력 전압이 변했다는 것을 확인할 것이다. 일단 이것이 확인되면, 마이크로컨트롤러(128)는 메인스 파워 서플라이(102)를 충전기(100)의 컨버터 회로(116)에 연결하도록 릴레이(126)(도 1)를 작동시키기 위한 신호 커맨드로서 출력 포트(output port)(168)에서 전압을 출력할 것이다. 이후에, 전압(160)(Vcharge)은 AC/DC 컨버터로부터 보일 것이고, 충전 전력을 Vbus 라인(line) 또는 전력선(152)에 제공할 것이다. 부가적으로, 전압 Vcharge는 전압 조정기(voltage regulator)(170) 및 다이오드(diode)(172)를 통해서 에너지 저장 장치(130)(이 예에서는 수퍼커패시터)를 재충전할 것이다. 전압 조정기(170)는 Vcharge(이 예에서는 5 볼트)를 Vcap(3.6 볼트)으로 낮추고, 다이오드(172)는 컨버터 회로(116)가 릴레이 스위치(relay switch)(126)를 통해서 메인스 파워 서플라이(120)로부터 단절되어 있는 시간 동안 수퍼커패시터(130)가 전압 조정기(170)를 통해서 다시 방전되는 것을 방지한다.

일단 스위치(126)가 컨버터 회로(116)를 메인스 파워 서플라이(102)에 연결하면, 마이크로컨트롤러(128)는 입력 포트(164)에 존재하는 전압의 크기를 계속해서 모니터링한다. 이 입력 전압은 케이블(110) 및 커넥터(150)가 휴대용 장치(104)로부터 떨어져서 무부하 상태로 된 경우에 Vcap의 값(이 예에서는 3.6 V)으로 돌아갈 것이다. 일단 마이크로컨트롤러(128)가 이러한 무부하 상태 또는 상황을 감지하면, 릴레이 스위치(126)가 컨버터 회로(116)로부터 메인스 파워 서플라이(102)를 단절시키는 것을 초래하도록 출력 포트(168)에서의 출력 전압을 설정할 것이다. 이 시점에서 마이크로프로세서(128)는 딥 슬립 상태(deep sleep state)로 돌아가고, 휴대용 장치(104)와의 재연결(re-connection) 또는 아마도 충전기(100)와 호환가능한 다른 휴대용 장치(104)로의 연결(connection)에 상응하는, 충전기(100)의 상태에 있어서의 다른 변화를 기다린다.

매우 긴 시간 기간 이후에만 전자 장치(104)가 재연결되는(또는 다른 휴대용 장치가 연결되는) 발생가능한 상황을 다루기 위하여, 마이크로컨트롤러(128)는 짧은 시간 동안 규칙적인 간격으로 웨이크 업하도록 프로그램적으로 구성된다. 이러한 시간이 정해진(timed) 웨이크 업 특징은 이용가능한 마이크로프로세서들/마이크로컨트롤러들 상에서 흔히 발견된다. 깨어 있는 기간(wake period) 동안 마이크로컨트롤러(128)는 입력 포트(164)에서 전압을 측정함으로써 Vcap의 값을 측정한다. Vcap의 값이 문턱값(예컨대, 2.5 볼트)에서 또는 그 아래에서 발견되면, 마이크로컨트롤러(128)는 고정된(fixed) 또는 미리 결정된(predetermined) 시간 기간 동안 메인스 파워 서플라이(102)를 컨버터 회로(116)에 연결하도록 릴레이 스위치(126)를 작동시킨다. 이 시간 기간 동안 컨버터 회로(116)는 이 예에서는 전압 조정기(170)를 통해서 수퍼커패시터를 다시 3.6 볼트로 재충전한다. 고정된 시간 기간의 마지막에서, 마이크로컨트롤러(128)는 시간이 정해진(timed) 웨이크 업 특징을 재설정한 후에 딥 슬립 모드로 돌아간다.

한편, 마이크로컨트롤러(128)가 웨이크 업한 후에, 마이크로프로세서가 대신에, 허용가능한(acceptable) Vcap의 값(즉, 이 예에서는 상술한 미리 결정된 문턱값(threshold) 또는 2.5 볼트)을 측정하면, 마이크로프로세서는 시간이 정해진(timed) 웨이크 업 특징을 재설정한 후에 딥 슬립 모드로 즉시 돌아간다.

도 2의 예의 실증(demonstration)이 도 3에서 도시된다. USB-IF 배터리 충전 스펙을 준수하는 셀룰러 폰(cellular phone)의 형태의 테스트 전자 장치(104)가 R2(1.0 Mohm 저항)를 통하여 3.5 볼트를, 신호선(156)(도 2에서의 라인 D+)에 단락된(shorted) 신호선(154)(도 2에서의 라인 D-)에 인가하는 테스트 회로(test circuit)에 연결되었다. D-에서의 전압이 측정되었고, 도 3에서 시간에 대한 도표로 도시된다. 도 3에서 알수 있는 바와 같이, 전압 변화들 및 전압 크기들은 마이크로컨트롤러(128)에 의해 용이하게 검출될 수 있다. 측정된 전압(measured voltage)은 충전기(100)가 휴대용 장치(104)에 연결된 경우에 약 3.6V(Vcap과 같음)의 안정적인 전압으로부터 약 제로(zero)로 낮추어졌다는 것을 알 수 있고, 충전기(100)가 휴대용 장치(104)로부터 단절된 경우에 전압이 Vcap으로 다시 올라간다. 따라서, 컨트롤러(104)는 임의의 주어진 시점에서 휴대용 장치(104)와 연결되어 있거나 단절되어 있는 충전기(100)의 상태를 검출할 수 있고, 무부하 상태가 존재하는 경우에 버려지는 파워 소비를 피하도록 릴레이 스위치(126)를 작동시킬 수 있다.

도 4는 휴대용 장치(104)가 USB-IF 배터리 충전 스펙을 준수하지 않는 다른 예시적인 실시예를 도시하지만, 장치(104)가 전용 배터리 충전기에 연결되어 있는지 아닌지 여부를 결정하기 위하여 휴대용 장치(104)의 제조자에 의해 채용되는 대안적인 방법을 이용한다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 배터리 충전기를 검출하는 휴대용 장치 제조자의 방법은 Vcharge(160)(이 예에서는 약 5 볼트)가 전력선(152) 또는 Vbus 상에 보인 이후에 신호선들(154 및 156)(D- 및 D+) 상에서 전압을 측정하는 것을 포함한다. 이렇게 하기 위하여, 저항 네트워크(resistor network)가 제공되고, 하나의 예에 있어서, 도시된 저항 네트워크에서의 저항들의 값들은 R1 = 75 Kohm, R2 = 49.9 Kohm, R3 = 43.2 Kohm, 및 R4 = 49.9 Kohm이다. 네트워크가 신호선 D-에 2.7 볼트를 가하고(impress), 신호선 D+에 2.0 볼트를 가할 것이라는 분석이 용이하게 보인다. 각각의 신호선들 상에서 이러한 전압들의 검출 후에, 휴대용 장치(104)는 충전이 진행되는 것을 허용한다.

앞의 예(도 2)에서와 같이, 아무런 휴대용 장치(104)가 연결되어 있지 않고 스위치(126)가 개방된(opened) 경우에, Vcharge는 0 볼트이고, Vcap(약 3.6 볼트)은 저항 R 및 제2 다이오드(180)를 통하여 신호선 D-에 인가된다. 도 4에서 도시된 이러한 예에서, R은 11 Kohm이 되도록 선택되고, 다이오드 2가 존재해서, 스위치(126)가 폐쇄되고(closed) 컨버터 회로(116)가 메인스 파워 서플라이(102)와 연결되는 경우에 에너지 저장 장치(130)(이 예에서는 수퍼커패시터)는 Vbus 상에 보일 5 볼트에 노출되지 않는다.

휴대용 장치(104)가 도 4의 예에서 충전기에 연결되는 경우에, 마이크로컨트롤러(128)의 입력 포트(164)는 갑자기(abruptly) 전압을 변경시킬 것이고, 그래서 이것은 마이크로프로세서를 웨이크 업한다. 마이크로컨트롤러(128)는 메인스 파워 서플라이(102)를 컨버터 회로(116)에 연결하도록 스위치(126)에 명령하는 것을 진행하고, 이것은 전력선(152) 또는 Vbus 상으로 전압 Vcharge(이 예에서는 약 5V)를 가한다. 이 시점에서 저항 네트워크는 휴대용 장치(104)에 의해 감지된 올바른 전압들을 신호선들(154 및 156)(D- 및 D+)에 가한다. 이후, 휴대용 전자 장치(104)는 배터리(114)(도 1)의 충전이 진행되는 것은 허용한다.

그 이후에, 마이크로컨트롤러는 신호선(156) 또는 D+에 연결되어 있는 제2 입력 포트(182)에서의 전압을 모니터링한다. 휴대용 전자 장치(104)가 케이블(110) 또는 USB 커넥터(150)로부터 단절되는 경우에, 신호선(156)(D+) 상의 전압은 크기가 변화하고, 이로써 마이크로프로세서에 의해 용이하게 측정된다. 이후, 마이크로컨트롤러(128)는 메인스 파워 서플라이(102)를 단절하도록 스위치(126)에 명령하는 것을 진행하고 딥 슬립 모드로 돌아가는 것을 진행한다.

그래서, 마이크로컨트롤러(128)는 충전기의 상태의 제1 변화(즉, 케이블(110)을 통한 휴대용 전자 장치(104)로의 충전기의 연결)를 감지하기 위하여 제1 신호선(154)의 전압 변화(change)를 모니터링하고, 충전기의 상태의 제2 변화(즉, 케이블(110)의 단절을 통한 휴대용 전자 장치(104)로부터의 충전기의 단절)를 감지하기 위하여 제2 신호선(156)의 전압 변화를 모니터링한다. 하지만, 이러한 배열은 다른 실시예에서 유효하게 반대로 될 수 있다고 이해된다.

도 4에 도시된 예의 실증이 도 5에서 도시된다. 상술한 바와 같이 배터리 충전기를 검출하는 휴대용 장치 제조자의 방법을 갖는 테스트 전자 장치(104)가 도 4와 관련하여 설명된 제어 회로에 연결되었다. Vbus, D- 및 D+에서의 전압들이 측정되었고 도 5에서 시간에 대한 도표로 도시된다.

도 5에서의 시점(time point) 1 이전에, 저항들을 통해서 Vcap으로부터 제공된 바이어스만이 Vbus, D-, 및 D+에서 보인다. 저항 분배기 네트워크(resistor divider network) 때문에, Vbus, D-, 및 D+의 전압들은 각각 서로 다르다.

시점 1에서, 휴대용 장치(104)는 충전기에 연결되어 있고, Vbus, D-, 및 D+의 모든 세 개의 전압들은 1 볼트 보다 상당히 적은 낮은 값으로 낮추어진다. D- 상의 전압 변화는 크고, 이 때에 마이크로컨트롤러(128)를 웨이크 업한다. 컨트롤러(128)는 스위치(126)가 폐쇄하도록 명령하고, 시점 2에서, 컨버터 회로(116)는 약 5 볼트를 Vbus에 인가한다. 결과적으로, D- 및 D+에서의 전압들은 저항 네트워크에 의해 결정되는 값들로 즉시 변화한다.

시점 3에서, 전자 장치(104)는 D+를, D- 상의 전압과 근사적으로 동일한 값으로 끌어당기는 것(pulling)으로써 반응한다.

시점 4에서, 전자 장치(104)는 충전 전력을 끌어오기(draw) 시작한다.

시점 5에서, 전자 장치(104)는 배터리 충전기로부터 수동으로 단절되고, 무부하 상태가 된다. 시점 5에서, D- 상의 전압이 변화하지 않는다는 점이 주목된다. 하지만, D+에서의 전압은 약 2 볼트의 값을 결정하는 저항 네트워크로 즉시 다시 떨어진다. 마이크로컨트롤러(128)는 제2 입력 포트(182)(도 4)에서 이러한 전압 변화를 용이하게 검출할 수 있고, 메인스 파워 서플라이(102)로부터 컨버터 회로(116)를 개방하거나 단절하도록 스위치(126)에 명령한다.

시점 6에서, 메인스 파워 서플라이(102)는 단절되고, 모든 전압들 Vbus, D-, 및 D+는 시점 1 이전에 존재했었던 값들로 돌아간다.

그러므로, 도 2-5는 배터리 충전기와 함께 이용되기 위하여 신호선들의 모니터링이 여러 가지의 상이하게 구성된 휴대용 전자 장치(104)들에 적용될 수 있다는 것을 도시한다.

도 6은 신호선들의 모니터링을 이용함으로써 휴대용 장치 연결 및 단절을 검출하기 위하여 또 다른 구성이 이용될 수 있다는 것을 보인다. 도 6에서의 도표를 생성하기 위하여 이용된 회로는, R2가 약 11 Kohm인 것으로 선택되고 R1이 0 ohm인 것으로 선택된다는 점을 제외하고는 상술한 도 2에서의 구성과 동일하다. USB-IF 배터리 충전 스펙을 준수하는 휴대폰(cell phone) 형태의 테스트 휴대용 전자 장치가 회로에 연결되었고, Vbus, D-, 및 D+의 전압들이 측정되어 도 6에 도시되었다.

앞에서와 마찬가지로, 시점 1은 배터리 충전기로의 전자 장치의 연결 시점에 상응한다. 시점 2는 Vbus로의 Vcap(이 예에서는 약 3.6 볼트)의 배터리 충전기 적용에 상응한다. 시점 3은 유효한 전용 충전 포트(valid dedicated charging port)가 연결되었다는 것을 검출한 때의 전자 장치(104)의 응답에 상응한다. 시점 4는 휴대용 전자 장치(104)가 배터리 충전기로부터 수동으로 단절되고 무부하 상태를 낳는 것에 상응한다.

시점 1에서 입력 포트(164)(도 2) 상의 전압 변화는 마이크로컨트롤러를 웨이크 업함으로써 전자 장치 연결의 검출을 낳을 수 있고, 시점 4에서 입력 포트(164) 상의 전압 변화는 충전기로부터의 전자 장치의 단절의 검출을 초래할 수 있다.

도 6은 마이크로컨트롤러를 가지고 신호선들을 모니터링하는 동안 충전기와 휴대용 장치의 연결 및 단절을 검출하는 또 다른 방법이 구성될 수 있다는 것을 제시한다. 입력(164)을 통한 마이크로프로세서의 전압 변화 특징에 대한 웨이크 업을 이용하는 대신, 마이크로컨트롤러(128)의 시간이 정해진(timed) 웨이크 업 특징이 이용될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 간격으로(예컨대, 매분), 마이크로컨트롤러(128)는 프로그램적으로 스위치(126)를 통해서 메인스 파워 서플라이(102)를 웨이크 업하고 연결할 수 있다. 2초가 넘은 이후에, 입력 포트(164)에서 D-에서의 전압을 측정할 수 있다. 만일 측정된 전압이 거의 제로(near zero)이면, 휴대용 장치가 연결되어 있고 계속 충전할 필요가 있다는 결론을 내릴 수 있다. 만일 전압이 도 6의 시점 1 이전 또는 시점 4 이후에 발견되는 값인 3.6 볼트와 거의 동일한 값으로 측정되면, 휴대용 장치가 연결되어 있지 않다고 결론을 내릴 수 있고, 시간이 정해진(timed) 딥 슬립 모드로 돌아갈 수 있다.

이러한 경우는, 연결 휴대용 장치(104)가 도 6의 예에서 이용된 것과 같은 USB-IF 배터리 충전 스펙을 준수하는 휴대폰인 이하의 예에서 더욱 상세하게 고려된다. 게다가, 신호선들 D- 및 D+에 인가된 바이어스 전압은 저항 네트워크를 통해서 Vcharge로부터 인출되고(derive), Vcap만이 마이크로프로세서에 파워를 공급한다. 이러한 구성은 도 7에서 도시된다.

도 7에서 도시된 구성에서 마이크로컨트롤러(128)는 시간이 정해진(timed) 딥 슬립(deep sleep) 기간 이후에 웨이크 업하고, 스위치(126)를 통해서 메인스 파워(102)를 인가한다. 이후, 입력 포트(164)에서 신호선 D-를 모니터링하고, 도 8에서 도시된 거동(behavior)을 관찰한다.

도 8에서 도시된 바와 같이, Vcharge(이 예에서는 약 5.0 볼트)가 time = 0 초에서 Vbus 상에 보인다. 서로 단락된 D- 및 D+는 저항 네트워크를 통해서 약 2.5 볼트의 값으로 바이어스된다. 시점 1에서의 짧은 시간 이후에, 전자 장치(104)는 충전하기 시작하고, 거의 제로(near zero) 볼트로 D-(및 D+)를 끌어당김으로써 반응한다. 마이크로컨트롤러(128)는 이러한 제로 볼트 값을 검출하고, 계속해서 충전하는 것을 모니터링하면서 신호선 D-를 계속해서 모니터링한다.

시점 2에서, 휴대용 전자 장치는 단락된 신호선들 D- 및 D+ 상에 몇몇 데이터 활동(activity)을 가한다. 휴대용 전자 장치는 시점 3에서 충전기로부터 수동으로 단절될 때까지 계속해서 충전한다. 이후, D-는 약 2.5 볼트의 값으로 돌아간다. 마이크로컨트롤러(128)는 입력(164)에서 이러한 변화를 검출한다. 마이크로컨트롤러(126)는 메인스 파워를 개방하고 단절하도록 스위치(126)에 명령한다. 10초 표시에서, 메인스 파워가 단절되고, 마이크로컨트롤러는 시간이 정해진(timed) 딥 슬립 모드로 돌아간다.

이러한 동일한 시간이 정해진(timed) 웨이크 업 기술은 도 5에 도시된 거동을 가진 도 4의 예에 적용될 수 있다. 메인스 파워 연결 이후에, D+에서 측정된 전압이 도 5의 시점 3과 시점 5 사이에서 발견되는 것과 동일한 값이면, 충전이 계속될 것이다. 대신, 만일 D+에서 측정된 전압이 시점 5와 시점 6 사이에서 발견되는 것과 동일한 값이면, 마이크로프로세서는 휴대용 장치가 연결되어 있지 않다고 결론을 내릴 수 있고, 시간이 정해진(timed) 딥 슬립 모드로 돌아갈 수 있다.

저항 네트워크로의 연결을 결정하기 위하여 그 자신의 방법을 이용하는 제조자의 휴대폰을 연결하는 도 4에서 도시된 예는 도 9에서 도시된 구성에서 보이는 것으로 변형된다.

도 9에서, 마이크로프로세서 상에서 하나의 입력 포트(164)만이 이용되고, D+에 연결되고, 이것은 모니터링되는 유일한 신호선이다. 도 9에서의 다른 모든 것은 도 4에 대해 정의된 것과 동일한다. 이 예에서의 거동은 도 10에서 정의된다.

Vcap에 의해 제공되는 바이어스는 시점 1 이전에 도 10에서 도시된 바와 같은 Vbus, D-, 및 D+ 상에서 보이는 전압들을 낳는다. 정확히 시점 1에서, 휴대용 전자 장치(104)는 배터리 충전기에 연결된다.

시간이 정해진(timed) 딥 슬립 모드로부터의 웨이크 업 이후에, 마이크로프로세서(128)는 메인스 파워를 연결하고, 정확히 시점 2에서 Vcharge가 Vbus 상에서 보인다.

시점 3에서, 전자 장치(104)가 반응하고, D+ 상의 전압의 값은 약 3 볼트까지 올라간다. 마이크로컨트롤러(128)는 이 전압값을 검출하고, 계속해서 메인스 파워를 적용한다. 대신, 만일 약 2 볼트 또는 그 아래의 전압값을 검출했다면, 마이크로컨트롤러(128)는 메인스 파워를 단절시킬 것이고, 시간이 정해진(timed) 딥 슬립 모드로 돌아갈 것이다.

시점 4에서, 휴대용 전자 장치(104)는 충전 프로세스(charging process)를 시작한다.

시점 5에서, 전자 장치(104)는 배터리 충전기로부터 수동으로 단절된다. D+에서 검출되는 전압의 값은 2 볼트로 떨어진다. 이 전압값에 응답해서 마이크로프로세서는 시점 6에서 메인스 파워를 단절하고, 그 이후에 시간이 정해진(timed) 딥 슬립 모드로 돌아간다.

도 11은, 상술한 예시적인 회로들에서의 컨트롤러(128)를 포함하되 반드시 이에 한정되는 않는, 상술한 프로세서-기반 제어기들에 의해서 수행되고 구현되는 프로세스들을 위한 알고리즘(200)의 예시적인 흐름도를 도시한다. 예시적인 알고리즘을 통해서, 프로세서-기반 제어기들은 충전 케이블이 전기 장치(104)로부터 연결되어 있거나 단절되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 상술한 바와 같은 하나 이상의 신호선들 상에서 검출된 전압 변화를 통해 휴대용 전자 장치로의 충전기의 실제 연결 및 휴대용 전자 장치로부터의 충전기의 실제 단절에 반응할 수 있다.

도 11에서 도시된 바와 같이, 알고리즘(200)은 단계 202에서 도시된 것과 같이 메인스 파워가 충전기에서의 스위치를 통해서 단절되는 것으로 시작된다. 컨트롤러는 단계 204에서 그것의 저전력 슬립 상태(low power sleep state)로 들어가지만, 슬립 상태에서 단계 206에서와 같이 적어도 하나의 신호선을 모니터링하도록 구성된다.

상술한 바와 같이, 모니터링되는 신호선 상의 전압 변화는 컨트롤러가 저전력 슬립 상태로부터 웨이크 업하는 것을 초래할 것이다. 따라서, 단계 208에서 도시된 바와 같이, 모니터링되는 신호선(들) 상의 전압이 변하지 않는다면, 컨트롤러는 슬립 상태로 남아 있지만, 계속해서 신호선을 모니터링한다.

단계 208에서 전압 변화가 검출되는 경우에, 컨트롤러는 웨이크 업하고, 풀 파워(full power)에서 그것의 정상 동작 상태(normal operating state)로 들어간다. 이후, 컨트롤러는 단계 212에서 도시된 바와 같이 신호선(들) 상에서 전압을 측정하고, 단계 214에서 도시된 바와 같이 전자 장치가 연결되어 있는지 또는 단절되어 있는지를 측정된 전압이 나타내는지 여부를 결정할 수 있다. 충전기가 휴대용 전자 장치와의 연결된 상태에 있는 것인지 여부, 또는 충전기가 무부하 상태에 있는지 또는 임의의 휴대용 전자 장치와 연결되어 있지 않은 상태에 있는 것인지 여부에 대한 이러한 판단을 내리기 위하여 상술한 기술들 중의 임의의 것이 이용될 수 있다.

단계 214에서 충전기가 전자 장치에 연결되어 있지 않다(즉, 충전기가 무부하 상태에 있다)고 결정되면, 컨트롤러는 단계 204에서 도시된 바와 같이 저전력 슬립 상태로 들어가는 것으로 돌아간다.

단계 214에서 충전기가 전자 장치에 연결되어 있다(즉, 충전기가 충전을 위해 전자 장치에 연결되어 있다)고 결정되면, 컨트롤러는 단계 216에서 도시된 바와 같이 메인스 파워를 연결해서, 연결된 전자 장치에 충전 전력이 충전기를 통해서 공급될 수 있다. 이후, 단계 218에서 도시된 바와 같이, 컨트롤러는 상술한 기술들 중의 임의의 것을 이용해서 신호선(들)의 전압을 계속해서 모니터링한다. 모니터링되는 신호선(들) 상에서 전압이 다시 변화할 때, 컨트롤러는 상술한 기술들을 이용해서 충전기 상태를 결정할 수 있다.

단계 220에서 충전기가 전자 장치로부터 단절되었다고 결정되면, 컨트롤러는 단계 202에서 도시된 바와 같이 메인스 파워 서플라이를 단절시키는 것으로 돌아간다.

단계 220에서 충전기가 전자 장치에 연결된 채로 유지되고 있다고 결정되면, 컨트롤러는 단계 218로 돌아가고, 신호선(들)의 전압을 계속해서 모니터링한다.

알고리즘(200)을 이용함으로써, 컨트롤러는 휴대용 장치가 연결될 때까지 저전력 상태로 유지되고, 그 이후에 휴대용 전자 장치가 단절될 때까지 정상적인 풀 파워 동작 상태로 유지된다. 다시 말해, 컨트롤러는 메인스 파워 서플라이가 연결되는 모든 때에 전기적으로 활성인(active) 채로 유지되고, 신호선(들)을 계속해서 모니터링하기 위해서 충전기 내에 제공되는 에너지 저장 장치로부터 파워를 끌어 온다. 에너지 저장 장치는 동작할 때 충전기에서와 같이 컨버터 회로에 의해 재충전되지만, 충전기 내의 에너지 저장 장치는 컨트롤러가 이후에 그것의 저전력 슬립 상태에 들어갈 때 완전히 충전될 것이다.

도 12는, 상술한 예시적인 회로들에서의 컨트롤러(128)를 포함하되 반드시 이에 한정되는 않는, 상술한 프로세서-기반 제어기들에 의해서 수행되고 구현되는 프로세스들을 위한 대안적인 알고리즘(300)의 예시적인 흐름도를 도시한다.

알고리즘(200)(도 11)과 비슷하게, 도 12에 도시된 알고리즘(300)은 단계 302에서 도시된 바와 같이 메인스 파워가 충전기에서의 스위치를 통해서 단절되는 것으로 시작된다. 컨트롤러는 단계 304에서 그것의 저전력 슬립 상태로 들어간다.

미리 결정된 시간 기간이 만료된 후에, 컨트롤러는 웨이크 업하고, 단계 306에서 도시된 바와 같이 풀 파워(full power)에서 그것의 정상 동작 상태(normal operating state)로 들어간다. 이후, 컨트롤러는 단계 308에서 도시된 바와 같이 스위치를 통해서 메인스 파워를 연결하고, 단계 310에서 도시된 바와 같이 신호선(들) 상에서 전압을 측정한다.

이후, 컨트롤러는 단계 312에서 전자 장치가 연결되어 있는지 또는 단절되어 있는지를 측정된 전압이 나타내는지 여부를 결정할 수 있다. 충전기가 휴대용 전자 장치와 연결된 상태에 있는 것인지 여부, 또는 충전기가 무부하 상태에 있는지 또는 임의의 휴대용 전자 장치와 연결되어 있지 않은 상태에 있는 것인지 여부에 대한 이러한 판단을 내리기 위하여 상술한 기술들 중의 임의의 것이 이용될 수 있다.

단계 312에서 충전기가 전자 장치에 연결되어 있지 않다(즉, 충전기가 무부하 상태에 있다)고 결정되면, 컨트롤러는 단계 302에서 메인스 파워 서플라이를 단절하고 단계 304에서 도시된 바와 같이 저전력 슬립 상태로 들어가는 것으로 돌아간다.

단계 312에서 충전기가 전자 장치에 연결되어 있다(즉, 충전기가 충전을 위해 전자 장치에 연결되어 있다)고 결정되면, 컨트롤러는 상술한 기술들 중의 임의의 것을 이용해서 단계 310에서 신호선(들)의 전압을 계속해서 측정한다.

알고리즘들 200 및 300을 비교하면, 알고리즘(300)은 컨트롤러를 웨이크 없하기 위하여 모니터링되는 전압에 의존하지 않는다는 것을 알 수 있다. 오히려, 컨트롤러는 모니터링되는 신호선들 상의 전압을 측정하기 위하여 주기적으로 웨이크 업한다. 또한, 알고리즘(300)은 전압을 모니터링하기 위하여 충전기 내의 에너지 저장 장치의 전압을 이용하지 않고, 오히려 전압 결정을 내리기 위하여 메인스 파워를 연결한다. 그 결과, 알고리즘(300)은 구현하기에 약간 더 간단하지만, 실제 사용시 알고리즘(200)보다 더 많은 파워를 소비할 것이다.

이제 알고리즘들(200 및 300)을 설명하였으므로, 본 기술분야의 통상의 기술자는 도 2-12와 관련하여 도시되고 설명된 프로세스들 및 특징들을 구현하기 위하여 컨트롤러(128)를 프로그래밍하거나 이를 구성할 수 있다고 이해된다. 하지만, 설명된 이점들 중의 적어도 일부를 수행하기 위하여, 도 11 및 12에서 도시되고 설명된 바와 같은 프로세스의 단계들 모두가 반드시 필요하지는 않다고 인식된다. 설명된 바와 같은 단계들의 시퀀스(sequence)는 제시된 특정 순서에 반드시 제한되는 것은 아니고, 설명되는 기능 중의 일부는 단계들의 다른 시퀀스를 가지고 달성될 수 있다고 추가로 인식된다. 구체적으로 설명된 것들을 넘어서는 추가적인 단계들 또한 상술한 단계들과 조합하여 구현될 수 있다.

도 13은 도시된 바와 같은 리셉터클 커넥터들(404, 406, 및 408)과 메인스 파워 서플라이(102)를 인터페이싱하는 제어 회로(402)를 포함하는 전기 콘센트(electrical outlet)(400)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 13의 예에서는 세 개의 리셉터클들이 도시되지만, 다른 실시 예들에서 더 많거나 더 적은 수의 리셉터클들이 제공될 수 있다. 제어 회로(402)는 제어 회로(108)(도 1)에 상응할 수 있고, 상술한 도 2-12와 관련하여 설명된 예시적인 실시예들 중의 임의의 것에 따라서 작동할 수 있다. 제어 회로(402)는 공지된 방식으로 메인스 파워 서플라이(102)에 하드와이어링될(hard wired) 수 있고, 리셉터클 커넥터들(404, 406, 408)을 위한 개구(opening)들을 포함하는 면판(face plate)(410)에 부착될 수 있다. 덮개판(cover plate)(도시되지 않음) 또한 면판(410)을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 콘센트(400)는 설치를 위해서 도시된 바와 같은 조립체로서 제공되거나, 이와 달리 현장(field)에서의 조립 및 설치를 위한 키트(kit)로서 제공될 수 있다. 콘센트(400)는 또한 아무런 에너지 관리 특징들을 제공하지 않는 기존 콘센트들에 대한 개장(retrofit) 대체 콘센트로서 제공될 수 있다.

도 13의 예에서 도시된 바와 같이, 리셉터클(404)은 종래의 방식으로 AC 메인스 파워 서플라이(102)로의 전기적 연결을 수립하기 위한 표준적인 세 갈래(three prong) 전기 커넥터를 포함한다. 리셉터클들(406 및 408)은 상술한 장치들 중의 임의의 것을 포함하는 호환가능한 휴대용 전자 장치를 위한 예컨대 DC 파워 커넥터들을 제공할 수 있다. 그래서, 둘 이상의 장치가 리셉터클들(406 및 408)을 통해서 콘센트(400)에 연결될 수 있다.

게다가, 리셉터클들(406 및 408)은 USB 케이블을 통한 전자 장치로의 연결을 위해 구성된 USB 포트들 또는 커넥터들을 포함하거나, 이와 달리 장치 제조자의 설계 명세서(specification)를 통해서 전자 장치의 케이블로의 연결을 위해 구성될 수 있다. 메인스 파워 서플라이(102)로부터의 파워 변환(power conversion)은 상술한 바와 같은 제어기(402)들에서 제공되고, 변환된 출력 파워가 리셉터클 커넥터들(406 및 408)에 공급된다. 더욱 상세하게 설명된 바와 같이, 제어기(402)들은, 케이블이 전자 장치에 연결되어 있는지 또는 전자 장치로부터 단절되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 전자 장치와 연관된 충전 케이블(charging cable) 또는 파워 케이블(power cable) 내의 신호선 또는 신호선들을 모니터링할 수 있다. 따라서, 제어기(402)들은 신호선(들) 상에서 전압을 모니터링할 수 있고, 케이블이 전자 장치로부터 단절되어 있을 때 메인스 파워 서플라이로부터 컨버터 회로를 단절시킬 수 있고, 따라서 무부하 상태에 있을 때 제로 파워(zero power)를 소비한다. 이것은 케이블들이 리셉터클들(406, 408)에 꼽혀 있는 동안 수행될 수 있고, 그래서 전자 장치의 사용자는 사용하지 않을 때 벽 콘센트(400)로부터 케이블들을 뽑을 필요가 없다.

상이한 실시예들에서의 리셉터클들(406, 408)에 대한 케이블 연결들은 개별적으로 모니터링되거나 조합하여 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 제1 리셉터클(406)에 부착된 케이블이 제1 전자 장치에 연결된 것으로 결정되면, 제2 리셉터클(408)은 케이블이 제2 리셉터클(408)에도 부착되어 있는지 여부와 무관하게 자동으로 스위치 온될 수 있다(그리고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다). 이와 달리, 리셉터클들(406 및 408)은 독립적으로 작동할 수 있고, 연결된 케이블이 전자 장치에 결합되어 있는 것으로 결정된 때에만 제어기(402)들을 통해서 메인스 파워 서플라이에 연결된다. 이러한 시나리오에서, 리셉터클들(406, 408) 중의 하나가 무부하 상태에 있는 것으로 결정되면서, 리셉터클들 중의 다른 하나는 파워가 필요한 전자 장치에 결합될 수 있다. 따라서, 제어기(402)들의 동작에 의해, 리셉터클들(406, 408) 중의 하나가 스위치 온(switch on)되면서, 다른 하나는 스위치 오프(switch off)된 채로 유지될 수 있다.

리셉터클(404)은 또한 다양한 실시예들에서 리셉터클들(406, 408)과 조합하여 작동되거나, 리셉터클들(404, 406)의 상태와 관련해서 독립적으로 작동할 수 있다. 다시 말해, 리셉터클(404)은 리셉터클들(406, 408) 중의 하나가 전자 장치에 연결되어 있을 때에만 스위치 온되거나, 이와 달리 제어기(402)들의 관점에서 스위칭가능하지 않고(unswitchable) 항상 온(on)되어 있을 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 리셉터클(404)은 리셉터클들(406 및 408)에 대해 설명된 제어기들과는 다른 방식으로 관련 장치에 의해서 원하지 않는(undesirable) 에너지 소비를 관리하도록 제어될 수 있다.

에너지 관리 지능(intelligence)을 콘센트(400) 안에 구축함으로써, 전자 장치 사용자들은 뱀파이어 파워 문제들을 전혀 염려할 필요가 없고, 뱀파이어 에너지 문제들을 관리하기 위한 힘든 소비자 교육 문제들 및/또는 소비자 협력(consumer cooperation)이 불필요하게 된다. 다양한 실시예들에서, 전기 콘센트는 벽 콘센트(wall outlet), 바닥 콘센트(floor outlet), 또는 가구 콘센트(furniture outlet)로서 구성될 수 있다. 다시 말해, 예컨대, 콘센트는 주거용 또는 상용 건물의 벽에 설치될 수 있고, 또는 콘센트는 주거용 또는 상용 건물의 바닥에 설치될 수 있고, 또는 책상, 책장, 또는 오락 시설(entertainment center)과 같은 한 점의 가구에 설치될 수 있다. 콘센트들의 상이한 버전들이 다른 수 및 다른 배열의 리셉터클들을 갖는 각각의 애플리케이션(예컨대, 벽 설치(wall mount), 바닥 설치(floor mount), 또는 가구 설치(furniture mount))에 대해 제공될 수 있다. 물론, 상이한 전기 장치들에 대한 또 다른 수 및 다른 변형의 잠재적인 연결들을 제공하기 위하여 둘 이상의 타입의 리셉터클이 조합해서 이용될 수 있다. 여전히 추가적인 실시예들에서, 콘센트는 비히클에서의 임의의 편리한 위치에 설치하기 위한 비히클 전력 콘센트로서 구성될 수 있다.

또 다른 실시예들에서, 이러한 지능적 콘센트(400)들은 외부 파워 및 충전 목적을 위해서 전자 장치들로의 편리한 연결을 제공하기 위하여 램프(lamp)들과 같은 또 다른 타입의 장치들과 통합될 수 있다. 램프들과 같은 다른 장치들에 통합된 이러한 콘센트들은 방 내의 매력적인 피쳐(feature)에서 확대된 수(expanded number)의 파워 콘센트들을 제공하기 위하여 호텔 룸(hotel room)들 또는 리조트 룸(resort room)들에서 특히 바람직할 수 있다.

마지막으로, 상술한 타입의 지능적 콘센트들은 심지어 다른 전자 장치들 내에서 또는 다른 전자 장치들 상에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 관련 케이블이 다른 전자 장치에 실제로 결합되었을 때에만 리셉터클 커넥터에 출력 파워를 공급하는 지능적 리셉터클(406 또는 408)이 노트북 또는 태블릿 컴퓨터에 제공될 수 있다.

본 발명의 이점들 및 장점들은 이제 상술한 예시적인 실시예들로부터 명백한 것으로 이해된다. 하지만, 유사한 기능을 달성하기 위하여 추가적인 개조(adaptation)들이 가능하다고 인식된다.

전력선(power line) 및 적어도 하나의 신호선(signal line)을 포함하는 케이블(cable)을 통해서 메인스 파워 서플라이(mains power supply)에 의해 파워가 공급되는 전기 장치를 위한 에너지 관리 제어기(energy management control)의 실시예가 본 명세서에서 공개되었다. 상기 제어기는: 프로세서-기반 장치(processor-based device); 케이블이 전기 장치에 연결되어 있을 때 케이블 내의 전력선에 출력 파워를 공급하도록 구성된 컨버터 회로(converter circuitry); 및 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로를 연결하거나(connect) 단절하도록(disconnect) 프로세서-기반 장치에 의해 작동가능한 스위치(switch);를 포함한다. 프로세서-기반 장치는, 케이블이 전기 장치와 연결되어 있는지 또는 단절되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 적어도 하나의 신호선의 전압을 모니터링하고, 케이블이 전기 장치로부터 단절되어 있다고 결정되는 경우에 스위치를 작동시켜서 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로를 단절하도록 구성된다.

선택적으로, 에너지 관리 제어기는 에너지 저장 소자(energy storage element)를 더 포함할 수 있고, 프로세서-기반 장치는: 에너지 저장 소자를 가지고 적어도 하나의 신호선에 전압을 인가하고; 적어도 하나의 신호선의 전압을 측정도록; 더 구성될 수 있다. 컨트롤러는, 인가된 전압이 측정된 전압과 다른 경우에, 케이블이 전기 장치에 연결되어 있다고 결정하도록 구성될 수 있다. 에너지 저장 소자는, 컨버터 회로가 메인스 파워 서플라이로부터 단절되어 있는 경우에, 프로세서-기반 장치에 파워를 공급하도록 작동가능할 수 있다. 프로세서-기반 장치는, 컨버터 회로가 메인스 파워 서플라이로부터 단절되어 있는 동안, 적어도 하나의 신호선의 전압을 모니터링하도록 구성될 수 있다.

케이블은 전력선, 신호선들의 쌍, 및 접지선(ground line)을 포함할 수 있다. 케이블은 USB(Universal Serial Bus) 커넥터로 구성될 수 있다. 신호선들의 쌍은 서로 단락될(shorted together) 수 있다. 프로세서-기반 장치는, 케이블이 단절되어 있는 것으로 결정되는 동안 저전력 슬립 모드(low power sleep mode)로 동작할 수 있다. 프로세서-기반 장치는: 저전력 슬립 모드(low power sleep mode)에 있는 동안 단락된 신호선들과 연관된 전압을 모니터링하고, 단락된 신호선들의 임의의 전압 변화가 검출되는 때에 웨이크 업(wake up)하고, 검출된 전압 변화를 기초로 하여 스위치를 작동시켜서 컨버터 회로와 메인스 파워 서플라이를 연결하거나 단절하도록 구성될 수 있다. 프로세서-기반 장치는, 단락된 신호선들 상에서 검출된 전압 상승을 기초로 하여 스위치를 작동시켜서 컨버터 회로와 메인스 파워 서플라이를 단절하도록 구성될 수 있다.

프로세서-기반 장치는 또한, 단락된 신호선들 상에서 검출된 전압 강하를 기초로 하여 스위치를 작동시켜서 컨버터 회로와 메인스 파워 서플라이를 연결하도록 구성될 수 있다. 에너지 관리 제어기는 에너지 저장 소자를 더 포함할 수 있고, 프로세서-기반 장치는: 케이블이 단절되어 있는 것으로 결정되는 동안 웨이크 업하고; 에너지 저장 소자와 연관된 전압을 측정하고; 측정된 전압이 미리 결정된 문턱값(threshold) 아래에 있으면, 스위치를 작동시켜서 에너지 저장 소자를 미리 결정된 전압으로 재충전하기에 충분한 시간 동안 컨버터 회로를 메인스 파워 서플라이에 연결하도록; 구성될 수 있다.

프로세서-기반 장치는 케이블이 전기 장치에 연결되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 신호선들의 쌍 중의 제1 신호선의 전압을 모니터링하도록 구성될 수 있고, 컨트롤러는 케이블이 전기 장치에 단절되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 신호선들의 쌍 중의 제2 신호선의 전압을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 제1 신호선 상의 제1 전압 변화는 전기 장치에 대한 케이블의 연결을 나타낼 수 있고, 제2 신호선 상의 제2 전압 변화는 전기 장치로부터의 케이블의 단절을 나타낼 수 있고, 제1 전압 변화 및 제2 전압 변화는 서로 다르다.

프로세서-기반 장치는 또한, 케이블이 전기 장치에 연결되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 신호선들의 쌍 중의 하나만의 전압을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 프로세서-기반 장치는 저전력 슬립 모드(lower power sleep mode)로 동작할 수 있고, 케이블이 전기 장치에 연결되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 주기적으로 웨이크 업해서 단지 하나의 신호선의 전압을 체크(check)하도록 구성될 수 있다. 프로세서-기반 장치는 단지 하나의 신호선 상에서 전압을 체크하기 전에 메인스 파워 서플라이를 컨버터 회로에 연결하도록 구성될 수 있다.

프로세서-기반 장치는 적어도 하나의 신호선의 전압을 모니터링하기 전에 메인스 파워 서플라이를 컨버터 회로에 연결하도록 구성될 수 있다.

전기 장치는 재충전가능한 온보드 파워 서플라이(onboard power supply)를 포함하는 휴대용 전자 장치일 수 있고, 상기 제어기는 재충전가능한 온보드 파워 서플라이를 위한 충전 기기로서 구성될 수 있다. 휴대용 전자 장치는 셀룰러 폰(cellular phone), 스마트 폰(smart phone), 노트북(notebook) 컴퓨터, 랩탑(laptop) 컴퓨터, 태블릿(tablet) 컴퓨터, 휴대용 DVD 플레이어, 오디오 및 비디오 미디어 엔터테인먼트 장치(audio and video media entertainment device), 전자 판독기(electronic reader) 장치, 게임(gaming) 장치들, GPS(global positioning system) 장치, 디지털 카메라(digital camera) 장치, 및 비디오 레코더(video recorder) 장치 중의 적어도 하나일 수 있다.

컨버터 회로는 AC 메인스 파워 서플라이 및 DC 메인스 파워 서플라이 중의 하나를 위해 적용될 수 있다. 에너지 관리 제어기는 또한 인터페이스 플러그(interface plug)를 더 포함할 수 있고, 인터페이스 플러그는 메인스 파워 서플라이에 연결되도록 구성될 수 있다. 인터페이스 플러그는 비히클에서 제공되는 파워 콘센트(power outlet)를 통해서 비히클(vehicle)의 DC 파워 서플라이에 연결되도록 구성될 수 있다. 비히클은 승객(passenger) 비히클, 상용(commercial) 비히클, 건설(construction) 비히클, 군용(military) 비히클, 오프-로드(off-road) 비히클, 해양(marine) 비히클, 항공기, 스페이스(space) 비히클, 및 오락용(recreational) 비히클들 중의 적어도 하나이다.

에너지 관리 제어기는 또한 전기 콘센트(electrical outlet)로서 구성될 수 있다. 콘센트는 케이블을 위한 적어도 하나의 커넥터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커넥터는 USB(Universal Serial Bus) 커넥터일 수 있다. 콘센트는 벽 콘센트(wall outlet), 바닥 콘센트(floor outlet), 또는 가구 콘센트(furniture outlet) 중의 하나일 수 있다. 콘센트는 또한 복수의 케이블들 중의 각각의 케이블을 위한 복수의 커넥터들을 포함할 수 있다.

상술한 서면으로 작성된 설명은 베스트 모드(best mode)를 포함하여 본 발명을 공개하기 위해서, 그리고 통상의 기술자가 임의의 장치들 또는 시스템들을 만들고 이용하는 것 및 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함하여 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해서 예들을 이용한다. 본 발명의 특허가능한 범위는 청구항들에 의해서 정의되며, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 이들이 청구항들의 문언적 표현(literal language)과 다르지 않은 구조적 엘리먼트들을 가지거나 청구항들의 문언적 표현과 경미하게 다른 등가의 구조적 엘리먼트들을 가진다면 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (30)

1. 전력선 및 적어도 하나의 신호선을 포함하는 케이블을 통해서 메인스 파워 서플라이(mains power supply)에 의해 파워가 공급되는 전기 장치를 위한 에너지 관리 제어기로서,
   상기 에너지 관리 제어기는:
   프로세서-기반 장치;
   케이블이 전기 장치에 연결되어 있을 때 케이블 내의 전력선에 출력 파워를 공급하도록 구성된 컨버터 회로; 및
   메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로 사이의 전기적 경로를 연결하거나 또는 메인스 파워 서플라이를 컨버터 회로로부터 단절하여 전기적으로 분리시키기 위한 프로세서-기반 장치에 의해 작동 가능한 스위치;를 포함하고,
   상기 프로세서-기반 장치는 케이블이 전기 장치와 연결되어 있는지 또는 단절되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 적어도 하나의 신호선의 전압을 모니터링하고, 케이블이 전기 장치로부터 단절되어 있는 것으로 결정되는 경우에 스위치를 작동시켜서 메인스 파워 서플라이를 컨버터 회로로부터 전기적으로 분리되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
2. 청구항 1에 있어서,
   에너지 저장 소자(energy storage element)를 더 포함하고,
   프로세서-기반 장치는:
   에너지 저장 소자를 가지고 적어도 하나의 신호선에 전압을 인가하고;
   적어도 하나의 신호선의 전압을 측정하도록;
   더 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 에너지 관리 제어기는, 인가된 전압이 측정된 전압과 다른 경우에, 케이블이 전기 장치에 연결되어 있다고 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
4. 청구항 2에 있어서,
   에너지 저장 소자는, 스위치가 메인스 파워 서플라이를 컨버터 회로로부터 단절하여 전기적으로 분리되도록 동작될 경우에, 프로세서-기반 장치에 파워를 공급하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
5. 청구항 2에 있어서,
   프로세서-기반 장치는, 메인스 파워 서플라이가 컨버터 회로로부터 단절되어 전기적으로 분리되는 동안, 적어도 하나의 신호선의 전압을 모니터링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
6. 청구항 1에 있어서,
   케이블은 전력선, 신호선들의 쌍, 및 접지선(ground line)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   케이블은 USB(Universal Serial Bus) 커넥터로 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   신호선들의 쌍은 서로 단락되는(shorted together) 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   프로세서-기반 장치는, 케이블이 단절되어 있는 것으로 결정되는 동안 저전력 슬립 모드(low power sleep mode)로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 프로세서-기반 장치는:
    저전력 슬립 모드(low power sleep mode)에 있는 동안, 단락된 신호선들과 연관된 전압을 모니터링하고,
    단락된 신호선들의 임의의 전압 변화가 검출되는 때에 웨이크 업(wake up)하고, 및
    검출된 전압 변화를 기초로 하여, 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로 사이의 전기적 경로를 연결하거나(connect) 또는 단절시키고(disconnect), 및 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로를 단절하여 전기적으로 분리되도록 스위치(switch)를 동작시킴을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
11. 청구항 10에 있어서,
    프로세서-기반 장치는, 단락된 신호선들 상에서 검출된 전압 상승을 기초로 하여 컨버터 회로와 메인스 파워 서플라이를 컨버터 회로로부터 단절되어 전기적으로 분리되도록 스위치를 동작시키도록 구성됨을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
12. 청구항 10에 있어서,
    프로세서-기반 장치는, 단락된 신호선들 상에서 검출된 전압 강하를 기초로 하여 스위치를 작동시켜서 컨버터 회로와 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로 사이의 전기적 경로를 연결하도록 스위치를 동작시키도록 구성됨을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
13. 청구항 9에 있어서,
    에너지 저장 소자를 더 포함하고,
    프로세서-기반 장치는:
    케이블이 단절되어 있는 것으로 결정되는 동안 웨이크 업하고;
    에너지 저장 소자와 연관된 전압을 측정하고; 및
    측정된 전압이 미리 결정된 문턱값(threshold) 아래에 있으면, 스위치를 작동시켜서 에너지 저장 소자를 미리 결정된 전압으로 재충전하기에 충분한 시간 동안 컨버터 회로를 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로 사이에 전기적 경로가 연결되도록 스위치를 작동시킴을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
14. 청구항 6에 있어서,
    프로세서-기반 장치는 케이블이 전기 장치에 연결되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 신호선들의 쌍 중의 제1 신호선의 전압을 모니터링하도록 구성되고, 컨트롤러는 케이블이 전기 장치에 단절되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 신호선들의 쌍 중의 제2 신호선의 전압을 모니터링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    제1 신호선 상의 제1 전압 변화는 전기 장치에 대한 케이블의 연결(connection)을 나타내고, 제2 신호선 상의 제2 전압 변화는 전기 장치로부터의 케이블의 단절(disconnection)을 나타내고, 제1 전압 변화 및 제2 전압 변화는 서로 다른 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
16. 청구항 6에 있어서,
    프로세서-기반 장치는, 케이블이 전기 장치에 연결되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 신호선들의 쌍 중의 하나만의 전압을 모니터링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
17. 청구항 16에 있어서,
    프로세서-기반 장치는 저전력 슬립 모드(lower power sleep mode)로 동작할 수 있고, 케이블이 전기 장치에 연결되어 있는지 여부를 결정하기 위하여 주기적으로 웨이크 업해서 단지 하나의 신호선의 전압을 체크하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
18. 청구항 17에 있어서,
    프로세서-기반 장치는 단지 하나의 신호선들 쌍 상에서 전압을 체크하기 전에 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로 사이에 전기적 경로를 연결하도록 구성됨을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
19. 청구항 1에 있어서,
    프로세서-기반 장치는 적어도 하나의 신호선의 전압을 모니터링하기 전에 메인스 파워 서플라이와 컨버터 회로 사이에 전기적 경로를 연결하도록 구성됨을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
20. 청구항 1에 있어서,
    전기 장치는 재충전가능한 온보드 파워 서플라이(onboard power supply)를 포함하는 휴대용 전자 장치이고, 상기 에너지 관리 제어기는 재충전 가능한 온보드 파워 서플라이를 위한 충전 기기로서 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
21. 청구항 20에 있어서,
    휴대용 전자 장치는 셀룰러 폰(cellular phone), 스마트 폰(smart phone), 노트북(notebook) 컴퓨터, 랩탑(laptop) 컴퓨터, 태블릿(tablet) 컴퓨터, 휴대용 DVD 플레이어, 오디오 및 비디오 미디어 엔터테인먼트 장치(audio and video media entertainment device), 전자 판독기(electronic reader) 장치, 게임(gaming) 장치, GPS(global positioning system) 장치, 디지털 카메라(digital camera) 장치, 또는 비디오 레코더(video recorder) 장치 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
22. 청구항 1에 있어서,
    컨버터 회로는 AC 메인스 파워 서플라이 및 DC 메인스 파워 서플라이 중의 하나를 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
23. 청구항 1에 있어서,
    인터페이스 플러그(interface plug)를 더 포함하고,
    인터페이스 플러그는 메인스 파워 서플라이에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
24. 청구항 23에 있어서,
    인터페이스 플러그는 비히클에서 제공되는 파워 콘센트(power outlet)를 통해서 비히클(vehicle)의 DC 파워 서플라이에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
25. 청구항 24에 있어서,
    비히클은 승객(passenger) 비히클, 상용(commercial) 비히클, 건설(construction) 비히클, 군용(military) 비히클, 오프-로드(off-road) 비히클, 해양(marine) 비히클, 항공기, 스페이스(space) 비히클, 또는 오락용(recreational) 비히클(vehicle) 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
26. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 관리 제어기는 전기 콘센트(electrical outlet)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
27. 청구항 26에 있어서,
    상기 전기 콘센트는 케이블을 위한 적어도 하나의 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
28. 청구항 27에 있어서,
    적어도 하나의 커넥터는 USB(Universal Serial Bus) 커넥터인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
29. 청구항 27에 있어서,
    콘센트는 벽 콘센트(wall outlet), 바닥 콘센트(floor outlet), 또는 가구 콘센트(furniture outlet) 중의 하나인 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
    
30. 청구항 26에 있어서,
    콘센트는 복수의 케이블들 중의 각각의 케이블을 위한 복수의 커넥터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.

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