KR102048528B1 - 웨어러블 기기의 전력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 기기의 전력 제어 장치는, 웨어러블 기기를 구성하는 복수개의 구성 유닛들 각각을 동작시키기 위하여 상기 각 구성 유닛에 따른 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전원부, 상기 복수개의 구성 유닛들을 기 설정된 알고리즘에 의해 결정되는 우선순위에 따라 동작시키거나 동작을 중단시키기 위해 상기 구성 유닛들의 우선순위를 설정하는 우선순위 설정부 및 상기 복수개의 구성 유닛들 각각의 우선순위를 고려하여 상기 각 부하에 공급할 전력을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

Description

웨어러블 기기의 전력 제어 장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling electric power of wearable device}
본 발명은 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 웨어러블 기기의 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 전력 변환 장치 및 배터리의 크기가 작아짐에 따라 웨어러블 어플리케이션(wearable application) 에 전력 변환 장치를 결합하여 구동하는 기술이 대두되고 있다.
이러한 웨어러블 어플리케이션에 연결되는 다양한 전자 부하들을 모두 구동하게 되면, 웨어러블 어플리케이션에 구비되는 배터리의 운용시간은 줄어들게 되고, 이는 사용자의 편의성을 떨어트리게 된다.
한국 공개 특허 제10-2016-0029414호 (공개)
본 발명의 웨어러블 기기의 전력 제어 장치 및 방법은 전원이 모든 부하를 충분한 시간 동안 동작시키기 어려운 상황에서 우선순위가 가장 높은 부하의 동작 운용 시간을 충분히 확보할 수 있도록 전력을 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 전력 제어 장치는, 웨어러블 기기를 구성하는 복수개의 구성 유닛들 각각을 동작시키기 위하여 상기 각 구성 유닛에 따른 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전원부, 상기 복수개의 구성 유닛들을 기 설정된 알고리즘에 의해 결정되는 우선순위에 따라 동작시키거나 동작을 중단시키기 위해 상기 구성 유닛들의 우선순위를 설정하는 우선순위 설정부 및 상기 복수개의 구성 유닛들 각각의 우선순위를 고려하여 상기 각 부하에 공급할 전력을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 제어부는, 상기 전원부의 충전 상태에 따라 상기 각 구성 유닛의 동작을 제어하기 위해, 상기 각 구성 유닛의 우선순위를 고려하여 상기 전원부의 충전 상태별 상기 각 구성 유닛이 동작 가능한 동작 범위를 설정하는 동작 범위 설정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전원부는, 상기 동작 범위 설정부로부터 설정된 상기 각 구성 유닛의 동작 가능한 동작 범위에 따라 자신의 충전 상태를 고려하여 상기 복수개의 구성 유닛 각각에 전력을 공급하거나 전력 공급을 차단할 수 있다.
또한, 상기 전원부는 상기 복수개의 구성 유닛 각각에 대응하는 복수개의 배터리들을 포함할 수 있고, 상기 전력 제어부는, 상기 전원부의 충전상태 및 상기 각 구성 유닛이 동작 가능한 동작 범위를 고려하여 상기 각 부하에 공급할 전력을 조절하되, 상기 전원부의 충전량이 미리 설정된 기준치 보다 낮은 경우, 상기 각 배터리의 충전상태를 더욱 고려하여, 상기 우선순위 설정부에 의해 설정된 각 구성 유닛의 우선순위에 따라 구동시키고자 하는 부하에 연결된 제1 배터리에 전력을 충전시키기 위해, 상기 제1 배터리를 제외한 적어도 하나의 다른 배터리에 저장되어 있는 전원을 전달함에 따라 상기 제1 배터리를 충전시킬 수 있다.
또한, 상기 복수개의 배터리들 중 적어도 하나의 배터리에 저장된 전원을 또 다른 하나의 배터리에 전달하기 위해 상기 복수개의 배터리들을 연결하는 컨버터 링크 및 상기 각 배터리에 연결되는 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 각 배터리의 전압을 감지하고, 감지된 각 배터리의 전압에 따라 상기 각 배터리의 충전상태를 측정하는 충전상태 측정부를 더 포함하고, 상기 전력 제어부는, 상기 충전상태 측정부로부터 측정된 상기 각 배터리의 충전상태를 토대로 상기 전원부의 충전상태를 판단할 수 있다.
또한, 상기 충전상태 측정부는, 개로 전압(OCV), 전류 적산법 및 임피던스를 측정하는 방법 중 하나의 방법을 이용하여 상기 각 배터리의 충전상태를 측정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 구성하는 복수개의 구성 유닛들 각각의 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전원부를 포함하는 전력 제어 방법은, 우선순위 설정부가 상기 복수개의 구성 유닛들을 기 설정된 알고리즘에 의해 결정되는 우선순위에 따라 동작시키거나 동작을 중단시키기 위해 상기 구성 유닛들의 우선순위를 설정하는 단계 및 전력 제어부가 상기 복수개의 구성 유닛들 각각의 우선순위를 고려하여 상기 각 부하에 공급할 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 각 부하에 공급할 전력을 제어하는 단계는, 상기 전원부의 충전 상태에 따라 상기 각 구성 유닛의 동작을 제어하기 위해, 상기 각 구성 유닛의 우선순위를 고려하여 상기 전원부의 충전 상태별 상기 각 구성 유닛이 동작 가능한 동작 범위를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전원부는, 상기 동작 범위 설정부로부터 설정된 상기 각 구성 유닛의 동작 가능한 동작 범위에 따라 자신의 충전 상태를 고려하여 상기 복수개의 구성 유닛 각각에 전력을 공급하거나 전력 공급을 차단할 수 있다.
또한, 상기 전원부는 상기 복수개의 구성 유닛 각각에 대응하는 복수개의 배터리들을 포함할 수 있고, 상기 각 부하에 공급할 전력을 제어하는 단계는, 상기 전원부의 충전상태 및 상기 각 구성 유닛이 동작 가능한 동작 범위를 고려하여 상기 각 부하에 공급할 전력을 조절하되, 상기 전원부의 충전량이 미리 설정된 기준치 보다 낮은 경우, 상기 각 배터리의 충전상태를 더욱 고려하여, 상기 우선순위 설정부에 의해 설정된 각 구성 유닛의 우선순위에 따라 구동시키고자 하는 부하에 연결된 제1 배터리에 전력을 충전시키기 위해, 상기 제1 배터리를 제외한 적어도 하나의 다른 배터리에 저장되어 있는 전원을 전달함에 따라 상기 제1 배터리를 충전시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기한 방법에 따른 단어 속성 분류 방법을 실행시키는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제안한다.
본 발명의 전력 제어 장치 및 방법은 적용되는 웨어러블 기기의 동작 특성 및 사용자의 운용 전략에 따라 결정되는 각 부하의 동작 우선순위를 고려하여 전원부에 충전되어 있는 전원이 모든 부하를 충분한 시간 동안 동작시키기 어려운 상황에서 우선순위가 가장 높은 부하의 동작 운용 시간을 충분히 확보할 수 있도록 전력을 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도1은 최근 개발되고 있는 웨어러블 어플리케이션(예컨대, 웨어러블 기기)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 전력 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하의 우선 순위별 동작 가능한 전원부의 충전범위를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치의 동작 원리를 설명하기 위해 전력 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전력 제어 장치의 동작 원리를 설명하기 위해 전력 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 제어 장치를 이용한 알고리즘의 효율성을 검증한 PSIM 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 전력 제어 방법을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력을 제어하는 방법을 시간의 흐름에 따라 구체적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록"등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도1은 최근 개발되고 있는 웨어러블 어플리케이션(예컨대, 웨어러블 기기)의 일 예로, 도1과 같은 통상적인 웨어러블 기기는 내부에 구비되는 전력 변환 장치와 외부의 커넥터를 포함한다. 커넥터 단자를 통해 배터리가 전력 소스 및 다양한 전자부하들이 연결될 수 있으며, 이러한 구성을 통해 배터리의 전력을 공급 받아 전자부하들이 배터리 전력을 공급 받을 수 있다. 배터리가 연결된 모든 부하를 구동하게 되면 배터리의 운용시간이 짧아지고 이는 사용자의 편의성을 떨어트리게 된다. 이하에서는 연결된 부하의 우선순위에 따른 배터리의 동작 가능한 시간을 최대한 늘릴 수 있는 웨어러블 기기의 전력 제어 장치 및 방법에 대하여 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 전력 제어 장치(200)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치(200)는 우선순위 설정부(210), 전원부(220), 전력 제어부(230) 및 구성 유닛(240)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 구성 유닛(240)은 웨어러블 기기(웨어러블 어플리케이션)에 구비된 복수개의 커넥터 단자들 각각에 연결된 구성품들을 의미하는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 구성하는 구성 유닛으로는 예컨대, LED, GPS, 모션감지 센서 등과 같은 전자장치들이 연결될 수도 있고, 웨어러블 안경, 웨어러블 장갑 등과 같은 전자장치들이 연결될 수도 있다. 연결되는 구성품으로 특별한 제한은 없다.
이하에서는, 상기와 같은 구성 유닛을 설명의 편의를 위하여 커넥터 단자에 연결된 구성 유닛들을 구동시키기 위해 전력을 소모하는 부하로 통칭하여 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 우선순위 설정부(210)는 복수개의 부하들(241 내지 243)(복수개의 구성 유닛)을 기 설정된 알고리즘에 의해 결정되는 우선순위에 따라 동작시키거나 동작을 중단시키기 위해 부하의 우선순위를 설정할 수 있다.
부하들(241 내지 243)의 우선순위는 사용자의 배터리 이용 전략에 따라 설정될 수 있고, 사용자가 부하들의 우선순위를 직접 지정하는 입력에 의해 설정될 수도 있다.
예컨대, 본 웨어러블 기기를 이용하는 사용자의 군사 전략에 따라 부하들의 우선순위가 정해질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 웨어러블 기기의 전력 제어 장치(200)는 조도센서와 같은 광량을 측정하는 센서(미도시)를 구비하고, 상기 조도센서를 통해 외부환경의 조도변화를 감지하여, 낮이라고 예측되는 조도값에서의 미리 정해진 부하들의 우선순위와, 밤이라고 예측되는 조도값에서의 미리 정해진 부하들의 우선순위에 따라 상기 부하들 각각의 우선순위가 자동으로 설정될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 전력 제어 장치(200)는 상기 조도센서에 의해 측정되는 조도값별 부하들 각각의 우선순위가 정해진 우선순위 설정테이블을 저장하고 있는 데이터베이스(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 전력 제어장치(200)는 데이터베이스에 저장된 우선순위 설정테이블을 기반으로 부하들 각각의 우선순위를 설정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 전원부(220)는 각 구성 유닛에 따른 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리를 포함할 수 있다.
일 예로, 본 발명의 전원부(220)는 하나의 배터리를 포함함에 따라 하나의 배터리에 충전되어 있는 전원을 기반으로 복수개의 부하들에 전력을 공급하도록 구현될 수 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 일 예로, 본 발명의 전원부(220)는 복수개의 배터리들을 포함할 수도 있다. 즉, 구비되는 구성 유닛(부하)의 개수에 상응하도록 배터리가 각각 구비되어, 각 부하는 상응하는 배터리에 충전되어 있는 전원을 기반으로 동작되도록 구현될 수도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 전력 제어부(230)는 우선순위 설정부(210)로부터 설정된 복수개의 부하들 각각의 우선순위를 고려하여 각 부하에 공급할 전력을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어부(230)는 도2에 도시된 바와 같이 동작 범위 설정부(231) 및 충전상태 측정부(232)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 동작 범위 설정부(231)는 전원부(220)의 충전 상태에 따라 각 구성 유닛의 동작을 제어하기 위해, 상기 각 부하의 우선순위를 고려하여 전원부(220)의 충전 상태별 각 부하(각 구성 유닛)의 동작 가능한 동작 범위를 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충전상태 측정부(232)는 전원부(220)의 충전상태를 측정하기 위한 것으로서, 전원부(220)를 구성하는 적어도 하나의 배터리의 전압을 감지함에 따라 전원부(220)의 충전상태를 측정할 수 있다.
예컨대, 전원부(220)를 구성하는 배터리가 복수개로 구비되는 경우, 본 발명의 충전상태 측정부(232)는 복수개의 배터리들 각각의 전압을 센싱하고, 그에 따라 각 배터리의 충전상태를 측정함으로써, 전원부(220)의 총 충전상태를 계산할 수 있다.
이 때, 충전 상태 측정부(232)는 개로 전압(Open Circuit Voltage, OCV), 적류 적산법 및 임피던스를 측정하는 방법 중 하나의 방법을 이용하여 적어도 하나의 배터리의 충전상태를 측정할 수 있다. 개로 전압 또는 적류 적산법 또는 임피던스를 측정하는 방법을 이용하여 배터리의 충전상태를 측정하는 방법은 이미 널리 공지된 공지 기술에 해당하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 전력 제어 장치(200)는 적용되는 웨어러블 기기의 동작 특성 및 사용자의 운용 전략에 따라 결정되는 각 부하의 동작 우선순위를 고려하여 전원부(220)의 전원이 모든 부하를 충분한 시간 동안 동작시키기 어려운 상황에서 우선순위가 가장 높은 부하의 동작 운용 시간을 확보할 수 있도록 전력을 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 효과가 있다.
즉, 전력 제어 장치(200)의 전력 제어부(230)는 우선순위 설정부(210)에 의해 설정된 복수개의 부하들(241 내지 243) 각각의 우선순위에 맞게 각 부하가 동작 가능한 동작 범위를 설정하고, 전력 제어부(230)는 각 부하에 설정된 동작 범위와 전원부(220)의 충전 상태를 고려하여 복수개의 부하들(241 내지 243) 각각에 전력을 공급하거나 전력 공급을 차단하도록 제어할 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하의 우선 순위별 동작 가능한 전원부의 충전범위를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도3에서는 전력 제어 장치에 연결된 부하의 개수가 3개인 경우로 예를 들어 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동작범위 설정부(231)는 우선순위 설정부(210)에 의해 복수개의 부하들에 대한 우선순위가 정해짐에 따라 우선순위가 1위인 부하는 전원부(220)의 충전상태가 100 ~ 10 % 충전된 상태에서 동작 가능하도록 동작 범위를 설정할 수 있고, 우선순위가 2위인 부하는 전원부의 충전 상태가 100 ~ 30 % 충전된 상태에서 동작 가능하도록 동작 범위를 설정할 수 있으며, 우선순위가 3위인 부하는 전원부의 충전 상태가 100 ~ 50 % 충전된 상태에서 동작 가능하도록 동작 범위를 설정할 수 있다. 하지만, 도3은 일 실시예 일 뿐이며, 동작 가능한 각 부하 우선순위별 동작 범위는 사용자의 설정에 따라 자유롭게 변경 가능하다.
즉, 전력 제어부(230)에서 측정한 전원부(220)의 현재 충전상태가 20 %인 경우, 우선순위 2위와 3위인 부하는 동작하지 않도록, 전력 제어부(230)는 우선순위 2위와 3위인 부하에 공급 전력을 차단할 수 있도록 전원부(220)를 제어하고, 우선순위 1위인 부하만이 동작할 수 있도록 우선순위 1위인 부하에는 전력을 지속적으로 공급할 수 있도록 전원부를 제어할 수 있다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 장치(400)의 동작 원리를 설명하기 위해 전력 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도4는 일 실시예에 따른 3개의 부하(411, 421, 431)(구성 유닛)와 하나의 배터리(441)로 구성된 전력 제어 장치를 도시한 것이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 전력 제어 장치(400)는 배터리(441)에 저장된 전원을 복수개의 부하들 각각에 공급하기 위해 각 부하 및 배터리를 연결하는 컨버터 링크(450)를 더 포함할 수 있다. 여기서 컨버터 링크는 DC-Link로 구현될 수 있다. 그리고, 복수개의 각 부하 및 배터리에는 컨버터(412, 422, 432, 442)가 연결된다.
전력 제어부(460)는 배터리(441)의 충전 상태를 확인함에 따라, 배터리(441)가 제1 부하(411) 또는 제2 부하(421) 또는 제3 부하(431)에 전력을 공급하거나 공급을 중단할 수 있도록 제어할 수 있다.
일 예로, 본 발명의 우선순위 설정부가 설정한 부하의 우선순위가 제1 부하(411)가 1위, 제2 부하(421)가 2위, 제3 부하(431)가 3위이고, 각 우선순위별 동작범위가 도3과 같은 경우, 전력 제어부(460)에서 측정한 배터리(441)의 충전상태가 70%인 경우, 전력 제어부(460)의 제어에 따라 배터리(441)는 제1 내지 제3 부하(411, 421, 431)에 전력을 공급할 수 있도록 하고, 배터리(441)의 충전상태가 40%인 경우, 전력 제어부(460)의 제어에 따라 배터리(441)는 제1 내지 제2 부하(411, 421)에 전력을 공급할 수 있도록 한다.
도5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전력 제어 장치(500)의 동작 원리를 설명하기 위해 전력 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도5는 일 실시예에 따른 4개의 배터리(511, 521, 531, 541)와 각 배터리와 연결된 4개의 부하로 구성된 전력 제어 장치를 도시한 것이다. 도5에서 부하는 별도로 도시하지 않았으나, 제1 배터리(511)에는 제1 부하, 제2 배터리(521)에는 제2 부하, 제3 배터리(531)에는 제3 부하, 제4 배터리(541)에는 제4 부하가 연결되어 있는 것으로 예시된다.
도5를 참조하면, 본 발명의 전력 제어 장치(500)는 제1 내지 제4 배터리를 포함하는 전원부에 저장된 전원량을 고려하여 서로 다른 배터리에 전달하기 위해 복수개의 배터리들을 연결하는 컨버터 링크(550) 및 각 배터리에 연결되는 컨버터(512, 522, 532, 542)를 포함할 수 있다.
즉, 일 실시예인 도5에 따르면 본 발명의 전력 제어부(560)는 제1 내지 제4 배터리의 충전량의 합으로 계산할 수 있는 전원부의 충전 상태와 각 부하의 우선순위를 고려하여 전원부의 각 부하로의 전력 공급 동작을 제어할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 우선순위 설정부가 설정한 부하의 우선순위가 제1 부하(511)가 1위, 제2 부하(521)가 2위, 제3 부하(531) 및 제4 부하(541)가 3위이고, 각 우선순위별 동작범위가 도3과 같다고 가정할 때, 전력 제어부(560)에서 측정한 전원부의 충전상태가 70%인 경우, 전력 제어부(560)의 제어에 따라 제1 내지 제4 배터리(511, 521, 531, 541)는 각각과 연결된 각 부하에 전력을 공급하고, 전원부의 충전상태가 40%인 경우, 전력 제어부(560)의 제어에 따라 제1 배터리(511) 및 제2 배터리(521)는 각각에 연결된 제1 부하 및 제2 부하에 전력을 공급하고, 제3 배터리(531) 및 제4 배터리(541)는 각각에 연결된 제3 부하 및 제3 부하에 공급하던 전력을 차단할 수 있도록 한다.
이 때, 전력 제어부(560)의 충전상태 측정부가 각 배터리의 충전상태를 측정한 결과, 전원부의 충전상태가 20 %인데, 우선순위가 1순위인 제1 배터리(511)의 충전상태가 5%인 경우, 전력 제어부(560)는 제2 내지 제4 배터리에 충전되어 있는 전력을 제1 배터리(511)로 전달(discharge)할 수 있도록 제어하여 제1 배터리에 전력을 충전시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 부하는 제1 배터리에 충전된 전력을 공급 받아, 계속해서 동작 운용될 수 있게 된다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 제어 장치를 이용한 알고리즘의 효율성을 검증한 PSIM 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도6의 (a)는 시간의 흐름에 따라 변화하는 전원부의 충전상태를 시뮬레이션한 그래프이다. 파란색 선은 본 발명에 따른 전력 제어 장치를 이용하지 않고 운용했을 때의 전원부의 충전상태를 나타내고, 빨간색 선은 본 발명에 따른 전력 제어 장치를 이용하여 운용한 경우에 따른 전원부의 충전상태를 나타낸다.
도6의 (b)는 본 발명에 따른 전력 제어 장치를 이용하지 않고 운용했을 때의 각 부하별 운용시간을 나타내고, (c)는 본 발명에 따른 전력 제어 장치를 이용하여 운용한 경우에 따른 부하별 운용시간을 나타낸다. 초록색 선은 우선순위 1의 부하이고, 파란색 선은 우선순위 2의 부하이며, 빨간색 선은 우선순위 3의 부하이다. 본 발명의 전력 제어 장치를 이용한 경우는 본 발명에 따른 알고리즘을 이용하지 않은 경우에 비해 1.74배 배터리의 동작 가능한 시간이 증가함을 확인 할 수 있다. 특히, 우선 순위가 높은 1순위의 부하가 가장 오래 동작하는 것을 확인 할 수 있다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 전력 제어 방법을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도7을 참조하면, 먼저 S710 단계에서 본 발명의 우선순위 설정부는 복수개의 부하들(복수개의 구성 유닛)을 기 설정된 알고리즘에 의해 결정되는 우선순위에 따라 동작시키거나 동작을 중단시키기 위해 부하의 우선순위를 설정한다.
그리고, S720 단계에서 각 부하와 전력 제어부와의 통신을 통해 우선순위에 의해 설정된 부하들을 판별 및 인식하고, 그에 따라 각 부하의 포트 위치를 판별한다.
그리고, S730 단계에서 동작 범위 설정부는 전원부의 충전 상태별 각 부하(각 구성 유닛)의 동작 가능한 동작 범위를 설정한다.
그 후에, S740 단계에서 충전상태 측정부는 전원부를 구성하는 적어도 하나의 배터리의 전압을 감지함에 따라 전원부의 충전상태를 측정한다.
이에 따라, S750 단계에서 전력 제어부는 전원부의 충전상태에 따라 각 부하의 전력 공급을 제어할 수 있다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력을 제어하는 방법을 시간의 흐름에 따라 구체적으로 도시한 흐름도이다. 보다 구체적으로는, 도8은 복수개의 부하들 각각에 설정된 동작 우선순위 및 동작 범위에 따라 전원부의 충전상태를 고려하여 각 부하에 공급되는 전력을 제어하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
예컨대, 도8에서는 부하들의 우선순위별 동작 범위는 3개로 설정되는 것으로 가정하였지만, 우선순위 및 동작 범위를 구분하기 위한 설정개수는 이에 한정되는 것은 아니다.
도8을 참조하면, 동작범위 설정부는 제1 내지 제3 임계치에 따라 각 부하로의 전력 공급을 제어할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 임계치는 전원부의 충전상태에 따른 임계치를 의미한다. 예컨대, 제1 임계치는 모든 부하에 전력을 공급할 수 있는 전원부의 충전상태일 수 있고, 제2 임계치는 복수개의 부하들 중 일부에만 전력을 공급할 수 있는 전원부의 충전상태일 수 있으며, 제3 임계치는 최우선순위에 따른 부하에만 전력을 공급할 수 있는 전원부의 충전상태일 수 있다.
즉, 본 발명의 전력 제어부가 전원부의 충전상태를 측정한 결과, 전원부의 충전상태가 제1 임계치를 초과한 경우(S810), 전원부는 모든 부하에 전력을 공급하고(S811), 전원부의 충전상태가 제1 임계치 이하 제2 임계치를 초과인 경우(S820), 전원부는 우선순위 1, 2위에 해당하는 부하에 전력을 공급하며(S821), 전원부의 충전상태가 제2 임계치 이하 제3 임계치를 초과한 경우(S830), 전원부는 우선순위 1위에 해당하는 부하에만 전력을 공급(S831)할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 웨어러블 기기를 구성하는 복수개의 구성 유닛들 각각을 동작시키기 위하여 상기 각 구성 유닛에 따른 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전원부;
    상기 복수개의 구성 유닛들을 기 설정된 알고리즘에 의해 결정되는 우선순위에 따라 동작시키거나 동작을 중단시키기 위해 상기 구성 유닛들의 우선순위를 설정하는 우선순위 설정부; 및
    상기 전원부의 충전 상태에 따라 상기 각 구성 유닛의 동작을 제어하기 위해, 상기 각 구성 유닛의 우선순위를 고려하여 상기 전원부의 충전 상태별 상기 각 구성 유닛이 동작 가능한 충전량과 관련된 동작 범위를 설정하고, 상기 설정된 동작 범위에 따라 상기 각 부하에 공급할 전력을 제어하는 전력 제어부;를 포함하되,
    상기 우선순위 설정부는, 외부환경의 조도변화를 감지하고, 감지된 조도변화에 따른 조도값 및 기 설정된 서로 다른 조도값들별 상기 구성 유닛들의 우선순위가 정해진 우선순위 설정테이블을 기초로 상기 구성 유닛들의 우선순위를 설정하고,
    상기 전력 제어부는, 상기 전원부의 충전 상태 및 상기 설정된 각 구성 유닛이 동작 가능한 동작 범위를 고려하여 상기 각 부하에 공급할 전력을 조절하되, 상기 전원부의 충전량이 미리 설정된 기준치보다 낮고, 상기 설정된 우선순위에 따라 동작을 지속할 제1 구성 유닛에 따른 제1 배터리의 잔여 충전량이 동작을 중단시킬 제2 구성 유닛에 따른 제2 배터리의 잔여 충전량보다 적은 경우, 상기 제2 배터리의 전원을 상기 제1 배터리로 전달하여 충전시키며,
    상기 전원부는, 상기 전력 제어부의 제어에 따라 상기 복수개의 구성 유닛 각각에 전력을 공급하거나 전력 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기의 전력 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리들 중 적어도 하나의 배터리에 저장된 전원을 또 다른 하나의 배터리에 전달하기 위해 상기 복수개의 배터리들을 연결하는 컨버터 링크; 및
    상기 각 배터리에 연결되는 컨버터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기의 전력 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어부는, 상기 각 배터리의 전압을 감지하고, 감지된 각 배터리의 전압에 따라 상기 각 배터리의 충전상태를 측정하는 충전상태 측정부를 더 포함하고,
    상기 전력 제어부는, 측정된 상기 각 배터리의 충전상태를 토대로 상기 전원부의 충전상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기의 전력 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충전상태 측정부는, 개로 전압(OCV), 전류 적산법 및 임피던스를 측정하는 방법 중 하나의 방법을 이용하여 상기 각 배터리의 충전상태를 측정하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기의 전력 제어 장치.
  8. 웨어러블 기기를 구성하는 복수개의 구성 유닛들 각각의 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전원부를 포함하는 전력 제어 방법에 있어서,
    우선순위 설정부가 상기 복수개의 구성 유닛들을 기 설정된 알고리즘에 의해 결정되는 우선순위에 따라 동작시키거나 동작을 중단시키기 위해 상기 구성 유닛들의 우선순위를 설정하는 단계; 및
    전력 제어부가 상기 전원부의 충전 상태에 따라 상기 각 구성 유닛의 동작을 제어하기 위해, 상기 각 구성 유닛의 우선순위를 고려하여 상기 전원부의 충전 상태별 상기 각 구성 유닛이 동작 가능한 충전량과 관련된 동작 범위를 설정하고, 상기 설정된 동작 범위에 따라 상기 각 부하에 공급할 전력을 제어하는 단계;를 포함하되,
    상기 우선순위 설정부는, 외부환경의 조도변화를 감지하고, 감지된 조도변화에 따른 조도값 및 기 설정된 서로 다른 조도값들별 상기 구성 유닛들의 우선순위가 정해진 우선순위 설정테이블을 기초로 상기 구성 유닛들의 우선순위를 설정하고,
    상기 전력 제어부는, 상기 전원부의 충전 상태 및 상기 설정된 각 구성 유닛이 동작 가능한 동작 범위를 고려하여 상기 각 부하에 공급할 전력을 조절하되, 상기 전원부의 충전량이 미리 설정된 기준치보다 낮고, 상기 설정된 우선순위에 따라 동작을 지속할 제1 구성 유닛에 따른 제1 배터리의 잔여 충전량이 동작을 중단시킬 제2 구성 유닛에 따른 제2 배터리의 잔여 충전량보다 적은 경우, 상기 제2 배터리의 전력을 상기 제1 배터리로 전달하여 충전시키며,
    상기 전원부는, 상기 전력 제어부의 제어에 따라 상기 복수개의 구성 유닛 각각에 전력을 공급하거나 전력 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기의 전력 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 따른 웨어러블 기기의 전력 제어 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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