KR102405005B1 - 배터리의 상태에 따라 충전 파라미터를 변경하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법 - Google Patents

배터리의 상태에 따라 충전 파라미터를 변경하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

배터리; 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 회로; 상기 배터리의 상태를 측정하기 위한 측정 회로; 및 상기 배터리, 상기 충전 회로 및 상기 측정 회로와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제1 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리를 충전하고; 상기 측정 회로를 통해 획득된 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고; 상기 상태 정보에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하고; 및 상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하도록 설정된전자 장치가 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

배터리의 상태에 따라 충전 파라미터를 변경하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법{ELECTRONIC APPARATUS FOR CHANGING STATE OF CHARGING BATTERY ACCORDING TO STATE OF BATTERY}
본 발명의 다양한 실시 예들은 전자 장치의 배터리 충전 상태를 제어하는 방법에 관한 것이다.
스마트 폰, TV, 태블릿 PC 등의 전자 장치는 사용자에게 편리하고 다양한 서비스를 제공하기 위해 높은 사양의 하드웨어를 포함하고 있다. 높은 사양의 하드웨어를 동작시키기 위해서는 충분한 전력을 공급할 수 있는 배터리가 요구된다.일반적으로 전자 장치는 내부에 배터리를 포함하고 있으며, 전자 장치는 배터리로부터 전력을 공급받아서 내부 하드웨어를 동작시키고, 배터리가 방전된 경우 외부 전원으로부터 다시 전력을 공급받아서 배터리를 충전시킬 수 있다.
모바일 장치의 경우 물리적 공간의 제약으로 일정한 용량 이상의 배터리를 설치하는데 어려움이 따른다. 이에 따라, 배터리에 관련된 기술은 한정된 배터리 용량으로 배터리의 전력을 효율적으로 관리하고, 방전된 배터리를 빠른 속도로 충전시키는 기술이 개발되고 있다. 한편, 배터리를 빠른 속도 충전시키는 경우 배터리의 용량이 감소하는 배터리 열화(battery degradation) 현상이 발생함으로써 배터리의 수명이 짧아질 수 있다.
충전 및 방전의 반복으로 인해 배터리의 용량(또는, 성능)이 저하될 수 있다. 배터리 교체가 용이하지 않은 배터리 일체형 전자 장치의 경우, 배터리가 충분한 전력을 공급하지 못하게 되면 전자 장치 내부 하드웨어가 비정상적으로 동작할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치가 교체되어야 하는 경우가 발생한다.
배터리의 성능 저하를 방지하기 위해서는 배터리의 상태에 따라 적절한 방법으로 배터리를 충전해야 하지만, 사용자가 배터리의 충전 또는 방전 상태를 고려하여 적절한 시기 및 환경에서 배터리를 충전하는 것은 실질적으로 어렵다. 또한, 배터리가 충전되고 있는 중에도 배터리의 상태는 지속적으로 변경되므로 배터리를 효율적으로 관리하는 것은 어렵다.
배터리의 충전 상태를 고려하여 미리 설정된 시간 까지 일정한 전류를 인가하고, 설정된 시간 이후에 일정한 전압을 인가하는 충전 방법 (또는, CCCV(constant current constant voltage))으로 배터리가 충전되는 경우, 배터리의 충전 횟수에 따라 배터리의 상태가 지속적으로 변경될 수 있으므로 미리 설정된 충전 방법에는 충전의 효율성을 높이는데 한계가 있다.
본 발명의 다양한 실시 예는 충전되는 배터리의 상태에 따라 지정된 제약 조건하에서 적절한 전류 또는 전압을 배터리에 인가하는 전자 장치 및 그 전자 장치의 제어 방법을 제공한다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 배터리; 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 회로; 상기 배터리의 상태를 측정하기 위한 측정 회로; 및 상기 배터리, 상기 충전 회로 및 상기 측정 회로와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제1 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리를 충전하고; 상기 측정 회로를 통해 획득된 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고; 상기 상태 정보에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하고; 및 상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하도록 설정될 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 배터리; 충전 회로; 상기 배터리 및 상기 충전 회로와 전기적으로 연결된 측정 회로를 포함하고, 상기 측정 회로는, 제1 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리를 충전하고; 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고; 상기 상태 정보에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하고; 및 상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하도록 설정될 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록매체 는, 제1 충전 파라미터로 설정된 충전 회로를 이용하여 배터리를 충전하는 동작; 측정 회로를 통해 획득된 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하는 동작; 상기 상태 정보에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작; 및 상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하는 동작;을 포함하는 방법을 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 배터리의 상태에 따라 지정된 제약 조건하에서 배터리에 공급되는 전압 또는 전류를 변경하여 배터리를 충전함으로써 배터리의 용량(또는, 성능)의 손실을 최소화하고 배터리에 무리한 전류 또는 전압이 인가되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치 및 배터리의 안정성이 증가되고 배터리의 수명이 상대적으로 길어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 배터리를 충전 시키기 위한 충전 파라미터를 산출하기 위한 계산량(또는, 전력 소비량)에 따라 메인 프로세서와 서브 프로세서가 상호 보완하여 충전 파라미터를 산출함으로써 추가적인 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
이 외에, 본 발명의 다양한 실시 예를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 회로(charging circuit)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 연료 게이지 회로(fuel gauge circuit)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 각 구성의 연결 상태를 나타낸 블록도이다.
도 6a은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 배터리를 충전시키기 위한 충전 파라미터를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6b은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 파라미터를 변경하여 배터리를 충전시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 적응적 충전 방법 및 CCCV 충전 방법의 전류 및 전압을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 적응적 충전 방법 및 CCCV 충전 방법에 따른 배터리의 충전 상태를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 적응적 충전 방법 및 CCCV 충전 방법의 충방전 횟수(cycle)에 따른 배터리의 수명(state of health)을 나타낸 그래프이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도 이다. 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치(예: PDA(personal digital assistant), 태블릿 PC(tablet PC), 랩탑 PC(, 데스크톱 PC, 워크스테이션, 또는 서버), 휴대용 멀티미디어 장치(예: 전자 책 리더기 또는 MP3 플레이어), 휴대용 의료 기기(예: 심박, 혈당, 혈압, 또는 체온 측정 모듈), 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리 형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용 형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착 형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식 형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오 장치, 오디오 액세서리 장치(예: 스피커, 헤드폰, 또는 헤드 셋), 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토메이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전자 장치는 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder)(예: 차량/선박/비행기 용 블랙박스(black box)), 자동차 인포테인먼트 장치(예: 차량용 헤드-업 디스플레이), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), ATM(automated teller machine), POS(point of sales) 기기, 계측 기기(예: 수도, 전기, 또는 가스 계측 기기), 또는 사물 인터넷 장치(예: 전구, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도 조절기, 또는 가로등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 또한, 예를 들면, 개인의 생체 정보(예: 심박 또는 혈당)의 측정 기능이 구비된 스마트폰의 경우처럼, 복수의 장치들의 기능들을 복합적으로 제공할 수 있다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하여, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)(예: 전자 장치(200))는 근거리 무선 통신(198)을 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 네트워크(199)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)을 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 버스(110), 프로세서(120)(예: 도 2의 제1 프로세서(240), 도 3의 제2 프로세서(229) 및 도 4의 제3 프로세서(239)), 메모리(130)(예: 도 4의 메모리(235)), 입력 장치(150)(예: 마이크 또는 마우스), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176)(예: 도 2의 연료 게이지 회로(fuel gauge circuit)(230)), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 및 배터리(189)(예: 도 2의 배터리(210)), 통신 모듈(190), 및 가입자 식별 모듈(196)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)는 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
버스(110)는, 구성요소들(120-190)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 신호(예: 제어 메시지 또는 데이터)를 전달하는 회로를 포함할 수 있다.
프로세서(120)는, 중앙처리장치(central processing unit, CPU), 어플리케이션 프로세서(application processor, AP), GPU(graphics processing unit), 카메라의 ISP(image signal processor), 또는 CP(communication processor) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 SoC(system on chip) 또는 SiP(system in package)로 구현될 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 다른 구성요소들(예: 통신 모듈(190)) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드 하여 처리하고, 결과 데이터를 비 휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다.
메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비 휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리(132)는, 예를 들면, RAM(random access memory)(예: DRAM, SRAM, 또는 SDRAM)로 구성될 수 있다. 비 휘발성 메모리(134)는, 예를 들면, PROM(programmable read-only memory), OTPROM(one time PROM), EPROM(erasable PROM), EEPROM(electrically EPROM), mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리, HDD(hard disk drive), 또는 SSD(solid state drive)로 구성될 수 있다. 또한, 비 휘발성 메모리(134)는, 전자 장치(101)와의 연결 형태에 따라, 그 안에 배치된 내장 메모리(136), 또는 필요 시에만 연결하여 사용 가능한 스탠드-얼론(stand-alone) 형태의 외장 메모리(138)로 구성될 수 있다. 외장 메모리(138)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(multi-media card), 또는 메모리 스틱을 포함할 수 있다. 외장 메모리(138)는 유선(예: 케이블 또는 USB(universal serial bus)) 또는 무선(예: Bluetooth)을 통하여 전자 장치(101)와 기능적으로 또는 물리적으로 연결될 수 있다.
메모리(130)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 소프트웨어 구성요소, 예를 들어, 프로그램(140)에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 프로그램(140)은, 예를 들면, 커널(141), 라이브러리(143), 어플리케이션 프레임워크(145), 또는 어플리케이션 프로그램(interchangeably "어플리케이션")(147)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 키보드는 물리적인 키보드로 연결되거나, 표시 장치(160)를 통해 가상 키보드로 표시될 수 있다.
표시 장치(160)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 디스플레이, 또는 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이는, 일 실시 예에 따르면, 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 디스플레이는 사용자의 터치, 제스처, 근접, 또는 호버링(hovering) 입력을 감지할 수 터치 회로(touch circuitry) 또는 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서(interchangeably "force sensor")를 포함할 수 있다. 상기 터치 회로 또는 압력 센서는 디스플레이와 일체형으로 구현되거나, 또는 디스플레이와는 별도의 하나 이상의 센서들로 구현될 수 있다. 홀로그램 장치는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(101)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
오디오 모듈(170)은, 예를 들면, 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)(예: 마이크)를 통해 소리를 획득하거나, 또는 전자 장치(101)에 포함된 출력 장치(미 도시)(예: 스피커 또는 리시버), 또는 전자 장치(101)와 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)(예: 무선 스피커 또는 무선 헤드폰) 또는 전자 장치(106)(예: 유선 스피커 또는 유선 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은, 예를 들면, 전자 장치(101)의 내부의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 고도, 습도, 또는 밝기)를 계측 또는 감지하여, 그 계측 또는 감지된 상태 정보에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러(color) 센서(예: RGB(red, green, blue) 센서), IR(infrared) 센서, 생체 센서(예: 홍채 센서, 지문 센서, 또는 HRM(heartbeat rate monitoring) 센서, 후각(electronic nose) 센서, EMG(electromyography) 센서, EEG(Electroencephalogram) 센서, ECG(Electrocardiogram) 센서), 온도 센서, 습도 센서, 조도 센서, 또는 UV(ultra violet) 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(176)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)는 프로세서(120) 또는 프로세서(120)와는 별도의 프로세서(예: 센서 허브)를 이용하여, 센서 모듈(176)을 제어할 수 있다. 별도의 프로세서(예: 센서 허브)를 이용하는 경우에, 전자 장치(101)는 프로세서(120)가 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 프로세서(120)를 깨우지 않고 별도의 프로세서의 작동에 의하여 센서 모듈(176)의 동작 또는 상태의 적어도 일부를 제어할 수 있다.
인터페이스(177)는, 일 실시 예에 따르면, HDMI(high definition multimedia interface), USB, 광 인터페이스(optical interface), RS-232(recommended standard 232), D-sub(D-subminiature), MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다. 연결 단자(178)는 전자 장치(101)와 전자 장치(106)를 물리적으로 연결시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 햅틱 모듈(179)은 사용자에게 촉각 또는 운동 감각과 관련된 자극을 제공할 수 있다. 햅틱 모듈(179)은 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(180)는, 일 실시 예에 따르면, 하나 이상의 렌즈(예: 광각 렌즈 및 망원 렌즈, 또는 전면 렌즈 및 후면 렌즈), 이미지 센서, 이미지 시그널 프로세서, 또는 플래시(예: 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp) 등)를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)의 전력을 관리하기 위한 모듈로서, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
배터리(189)는, 예를 들면, 1차 전지, 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함하여 외부 전원에 의해 재충전되어, 상기 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다.
통신 모듈(190)은, 예를 들면, 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 제1 외부 전자 장치(102), 제2 외부 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 통신 채널 수립 및 수립된 통신 채널을 통한 유선 또는 무선 통신의 수행을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192) 또는 유선 통신 모듈(194)을포함하고, 그 중 해당하는 통신 모듈을 이용하여 제1 네트워크(198)(예: Bluetooth 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 장치와 통신할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은, 예를 들면, 셀룰러 통신, 근거리 무선 통신, 또는 GNSS 통신을 지원할 수 있다. 셀룰러 통신은, 예를 들면, LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications)을 포함할 수 있다. 근거리 무선 통신은, 예를 들면, Wi-Fi(wireless fidelity), Wi-Fi Direct, Li-Fi(light fidelity), Bluetooth, BLE(Bluetooth low energy), Zigbee, NFC(near field communication), MST(magnetic secure transmission), RF(radio frequency), 또는 BAN(body area network)을 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo(the European global satellite-based navigation system)을 포함할 수 있다. 본 문서에서 "GPS"는 "GNSS"와 상호 호환적으로 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 통신 모듈(192)은, 셀룰러 통신을 지원하는 경우, 예를 들면, 가입자 식별 모듈(196)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 프로세서(120)(예: AP)와 별개인 CP를 포함할 수 있다. 이런 경우, CP는, 예를 들면, 프로세서(120)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 프로세서(120)를 대신하여, 또는 프로세서(120)가 액티브 상태에 있는 동안 프로세서(120)과 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들(110-196) 중 적어도 하나의 구성 요소와 관련된 기능들의 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS 통신 모듈 중 해당하는 통신 방식만을 지원하는 복수의 통신 모듈들로 구성될 수 있다.
유선 통신 모듈(194)은, 예를 들면, LAN(local area network), 전력선 통신 또는 POTS(plain old telephone service)를 포함할 수 있다.
제1 네트워크(198)는, 예를 들어, 전자 장치(101)와 제1 외부 전자 장치(102)간의 무선으로 직접 연결을 통해 명령 또는 데이터를 송신 또는 수신 할 수 있는 Wi-Fi 다이렉트 또는 Bluetooth를 포함할 수 있다. 제2 네트워크(199)는, 예를 들어, 전자 장치(101)와 제2 외부 전자 장치(104)간의 명령 또는 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 텔레커뮤니케이션 네트워크(예: LAN(local area network)나 WAN(wide area network)와 같은 컴퓨터 네트워크, 인터넷(internet), 또는 텔레폰(telephone) 네트워크)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 명령 또는 상기 데이터는 제2 네트워크에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 제2 외부 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 제1 및 제2 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(108)에서 실행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(108))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(108))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(200)는 배터리(210)(예: 도 1의 배터리(189)), 충전 회로(220) 및 연료 게이지 회로(230)(예: 도 1의 센서 모듈(176)) 및 제1 프로세서(240)(예: 도 1의 프로세서(120))를 포함할 수 있다.
배터리(210)는 전자 장치(200)에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(210)는 적어도 하나의 배터리 셀(cell)을 포함할 수 있다. 하나의 배터리 셀의 전압은, 예를 들어, 지정된 범위의 전압(예: 3.6 ~ 4.4 (V))을 가질 수 있다. 배터리(210)에 포함된 복수의 배터리 셀은 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다.
충전 회로(220)는 배터리(210)의 충전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 충전 회로(220)는 외부 전원으로부터 공급받은 전력을 이용하여 배터리(210)를 충전시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 충전 회로(220)는 기 설정된 충전 파라미터에 따라 배터리(210)를 충전시킬 수 있다. 상기 충전 파라미터는, 예를 들어, 충전 회로(220)에서 배터리(210)를 충전하기 위해 인가해야 하는 전류의 양 또는 전압의 크기에 해당할 수 있다.
연료 게이지 회로(230)는 배터리(210)의 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 연료 게이지 회로(230)는 배터리(210)의 전압(Vbat), 전류(Ibat), 온도(T), 충전 상태(state-of-charge)(SOC)(예: 충전량), 개방 회로 전압(open-circuit voltage)(OCV) 및 용량(예: 화학적 용량)(Q) 중 적어도 하나를 확인할 수 있다.
제1 프로세서(240)는 전자 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 전자 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하는 메인 프로세서일 수 있다. 제1 프로세서(240)는 배터리(210), 충전 회로(220) 및 연료 게이지 회로(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 프로세서(240)는 배터리(210)를 충전하기 위해, 충전 회로(220) 및 연료 게이지 회로(230) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 충전 회로(220)를 제어하여 배터리(210)를 충전시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 배터리(210)의 상태를 예측하기 위한 배터리 모델(또는, 모델 데이터)(예: 배터리 열화 모델)을 생성하고 연료 게이지 회로(230)로부터 배터리(210)의 상태와 관련된 데이터를 획득하고, 상기 획득된 데이터에 기초하여 배터리(210)의 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고, 상기 배터리 모델 및 상기 상태 정보에 기초하여 충전 회로(220)에서 적용될 수 있는 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 제1 프로세서(240)는 상기 결정된 충전 파라미터에 대한 정보가 포함된 제어 신호를 충전 회로(220)로 전달하여 충전 회로(220)를 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 프로세서(240)의 로드가 지정된 조건(예: 연산에 지정된 시간 이상이 소요되는 경우)을 만족하면, 연료 게이지 회로(230)는 제1 프로세서(240)가 수행하는 동작들 중 적어도 일부를 대신 수행할 수 있다. 연료 게이지 회로(230)는, 예를 들어, 제1 프로세서(240)의 충전 파라미터를 산출하는 동작들 중 적어도 일부를 대신 수행할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 연료 게이지 회로(230)는 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 연료 게이지 회로(230)는 배터리(210)의 상태를 예측하기 위한 배터리 모델(또는, 모델 데이터)(예: 배터리 열화 모델)을 생성하고, 상기 배터리 모델 및 상기 확인된 배터리(210)의 상태에 대응되는 상태 정보를 기초로 충전 회로(220)에서 적용될 수 있는 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 연료 게이지 회로(230)에서 결정된 충전 파라미터는, 예를 들어, 제1 프로세서(240)에 의해 충전 회로(220)에 적용될 수 있다. 상기 결정된 충전 파라미터는, 다른 예를 들어, 연료 게이지 회로(230)에 의해 충전 회로(220)에 적용될 수 있다. 연료 게이지 회로(230)는 제1 프로세서(240)가 동작하지 않는 경우(예: 전자 장치(200)가 슬립 모드(sleep mode)인 경우), 상기 결정된 충전 파라미터를 충전 회로(220)에 직접 적용할 수 있다. 다른 예를 들어, 연료 게이지 회로(230)의 로드(load)가 지정된 조건을 만족하는 경우(예: 연산에 지정된 시간 이상이 소요되는 경우), 제1 프로세서(240)는 연료 게이지 회로(230)가 수행하는 동작등 중 적어도 일부를 대신 수행할 수 있다. 제1 프로세서(240)는, 예를 들어, 충전 파라미터를 결정하고, 상기 결정된 충전 파라미터를 이용하여 충전 회로(220)를 제어할 수 있다.
다시 말해, 연료 게이지 회로(230) 또는 제1 프로세서(240)는 상기 배터리 모델을 생성하고, 상기 배터리(210)의 상태에 대한 정보 및 상기 배터리 모델에 기초하여 충전 파라미터를 결정할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 회로(charging circuit)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 충전 회로(220)는 입출력 인터페이스(221), 입력 컨트롤러(223), 출력 컨트롤러(225), 전원 경로 컨트롤러(227) 및 제2 프로세서(229)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 회로(220)는 SoC(system on chip)으로 구현될 수도 있다.
입출력 인터페이스(예: 직렬 인터페이스(serial interface))(221)는 전자 장치(200)의 다른 구성으로부터 신호를 입력 받거나, 다른 구성으로 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입출력 인터페이스(221)는 연료 게이지 회로(230) 또는 제1 프로세서(240)로부터 전류의 양 또는 전압의 크기를 제어하기 위한 제어 신호를 입력 받을 수 있다.
입력 컨트롤러(223)는 외부 전원으로부터 입력되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 입력 컨트롤러(223)는 충전 인터페이스(예: USB(universal serial bus), 무선 충전 코일)(미도시)를 통해 외부 전원으로부터 입력되는 전력을 제어할 수 있다. 입력 컨트롤러(223)는, 예를 들어, FET(field effect transistor)를 포함하고, 상기 FET를 동작시켜 외부 전원으로부터 입력되는 전력을 제어할 수 있다.
출력 컨트롤러(225)는 외부 전원으로부터 입력된 전압을 제어할 수 있다. 예를 들어, 출력 컨트롤러(225)는 입력 컨트롤러(223)를 통해 외부 전원으로부터 입력된 전압을 제어할 수 있다. 출력 컨트롤러(225)는 벅 컨버터(buck convertor) 및/또는 부스트 회로(boosting circuit)를 포함하고, 벅 컨버터 또는 부스트 회로를 통해 상기 전압을 감소 또는 증가시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 출력 컨트롤러(225)는 배터리(210)로 출력되는 전압의 크기또는, 전류의 양)을 제어할 수 있다. 출력 컨트롤러(225)는, 예를 들어, FET(field effect transistor)를 포함하고, 상기 FET를 동작시켜 배터리(210)로 공급되는 전압의 크기를 제어할 수 있다.
전원 경로 컨트롤러(227)는 외부 전원으로부터 공급되는 전력의 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전원 경로 컨트롤러(227)는 상기 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 배터리(210)의 충전을 위한 전력이 공급되는 제1 경로와 전자 장치(200)의 시스템의 로드를 위한 전력이 공급되는 제2 경로로 분리할 수 있다. 전원 경로 컨트롤러(227)는 배터리(210)가 전자 장치(200)의 시스템을 로드시킬 정도로 충분하게 충전되지 않은 경우, 상기 제2 경로로 전력을 공급할 수 있다.
제2 프로세서(229)는 충전 회로(220)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 프로세서(229)는 전자 장치(200)의 충전 회로(220)를 제어하는 서브 프로세서일 수 있다. 제2 프로세서(229)는 입출력 인터페이스(221), 입력 컨트롤러(223), 출력 컨트롤러(225) 및 전원 경로 컨트롤러(227) 적어도 하나를 제어하여 배터리(210)를 충전시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 프로세서(229)는 입력 컨트롤러(223)를 제어하여 외부 전원으로부터 입력되는 전력을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 프로세서(229)는 출력 컨트롤러(225)를 제어하여 배터리(210)로 공급되는 전류의 양 또는 전압의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 프로세서(229)는 입출력 인터페이스(221)을 통해 제어 신호를 전달 받고, 상기 제어 신호에 포함된 충전 파라미터에 대한 정보를 기초로 출력 컨트롤러(225)를 제어하여 배터리(210)로 공급되는 전류의 양 또는 전압의 크기를 제어할 수 있다. 제2 프로세서(229)는, 예를 들어, FSM(finite state model)일 수 있고, 상기 제어 신호에 대응되는 상태로 설정(또는, 변경)되어 입력 컨트롤러(223)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 제2 프로세서(229)는 제1 프로세서(240)와 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240) 및 제2 프로세서(229)가 하나의 프로세서로 구현되는 경우, 상기 하나의 프로세서는 충전 회로(220)의 나머지 구성(예: 입력 컨트롤러(223), 출력 컨트롤러(225) 및 전원 경로 컨트롤러(227))을 직접 제어할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 연료 게이지 회로(fuel gauge circuit)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 연료 게이지 회로(fuel gauge)(230)는 입출력 인터페이스(231), 측정 모듈(또는, 측정 회로)(233), 메모리(235), 레귤레이터(regulator)(237) 및 제3 프로세서(239)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료 게이지 회로(230)는 SoC(system on chip)으로 구현될 수도 있다.
입출력 인터페이스(231)는 전자 장치(200)의 다른 구성으로부터 신호를 입력 받거나, 다른 구성으로 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입출력 인터페이스(231)는 충전 회로(220)를 제어하기 위한 제어 신호를 충전 회로(220)로 전달할 수 있다.
측정 모듈(233)은 배터리(210)의 상태를 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정 모듈(233)은 배터리(210)의 전압(Vbat), 전류(Ibat) 및 온도(T) 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 측정 모듈(233)는 배터리(210)의 상태를 측정하기 위해 멀티플렉서(multiplexer) 및 ADC(analog digital convertor)를 포함할 수 있다.
메모리(235)는 배터리(210)의 상태에 따라 충전 회로(220)를 제어하기 위한 적응적 충전 알고리즘(adaptive charging algorithm)(또는, 프로그램)을 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 메모리(235)는 측정 모듈(233)에서 측정된 배터리(210)의 상태에 대한 정보를 메모리(235)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(235)는 배터리(210)의 전압(Vbat), 전류(Ibat), 온도(T), 충전 상태(state-of-charge)(SOC), 개방 회로 전압(open-circuit voltage)(OCV) 및 용량(예: 화학적 용량)(Q)에 대한 정보(또는, 값)를 포함할 수 있다.
레귤레이터(237)는 연료 게이지 회로(230)로 공급된 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 레귤레이터(237)는 배터리(210) 또는 외부 전원으로부터 공급된 전력을 제어하여 연료 게이지 회로(230)의 각각의 구성을 동작시키기 위한 전력으로 변환할 수 있다. 레귤레이터(237)는 상기 변환된 전력을 연료 게이지 회로(230)의 각각의 구성으로 공급할 수 있다.
제3 프로세서(239)는 연료 게이지 회로(230)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제3 프로세서(239)는 전자 장치(200)의 연료 게이지 회로(230)를 제어하는 서브 프로세서일 수 있다. 제3 프로세서(239)는 입출력 인터페이스(231), 측정 모듈(233), 메모리(235) 및 레귤레이터(237) 중 적어도 하나를 제어하여 배터리(210)의 상태를 체크하고, 충전 회로(220)를 제어하여 배터리(210)를 충전시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 측정 모듈(233)을 제어하여 배터리(210)의 상태에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제3 프로세서(239)는 측정 모듈(233)로부터 배터리(210)의 전압(Vbat), 전류(Ibat) 및 온도(T)에 대한 데이터를 전달 받을 수 있다. 또한, 제3 프로세서(239)는 전압(Vbat), 전류(Ibat) 및 온도(T)에 대한 데이터를 이용하여 충전 상태(state-of-charge)(SOC), 개방 회로 전압(open-circuit voltage)(OCV) 및 용량(예: 화학적 용량)(Q)에 대한 정보를 산출할 수 있다. 이에 따라, 제3 프로세서(239)는 배터리(210)의 상태에 대응되는 상태 정보를 생성(또는, 결정)할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 상기 생성된 배터리(210)의 상태 정보를 제1 프로세서(240)로 전달할 수 있다. 제1 프로세서(240)는 상기 상태 정보를 이용하여 충전 파라미터를 결정하고, 상기 결정된 충전 파라미터를 이용하여 충전 회로(220)를 결정할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 메모리(235)에 저장된 적응적 충전 알고리즘(또는, 프로그램)을 실행할 수 있다. 제3 프로세서(239)는 상기 적응적 충전 알고리즘을 이용하여 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 배터리(210)의 상태에 대한 정보를 이용하여 배터리 모델(또는, 모델 데이터)(예: 배터리 열화 모델(battery degradation model))을 생성할 수 있다. 제3 프로세서(239)는 상기 배터리 모델을 통해 시간에 따른 배터리(210)의 상태를 예측할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 측정 모듈(233)를 통해 배터리(210)의 전압(Vbat), 전류(Ibat) 및 온도(T)에 대한 데이터를 획득하고, 상기 획득된 데이터를 이용하여 충전 상태(state-of-charge)(SOC), 개방 회로 전압(open-circuit voltage)(OCV) 및 용량(예: 화학적 용량)(Q)에 대한 정보를 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 상기 배터리 모델 및 상기 배터리(210)의 상태에 대한 정보에 기초하여 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제3 프로세서(239)는 상기 정보를 상기 배터리 모델에 대입하여 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 상기 결정된 충전 파라미터에 따라 충전 회로(220)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제3 프로세서(239)는 상기 결정된 충전 파라미터를 포함하는 제어 신호를 충전 회로(220)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 레귤레이터(237)를 제어하여 연료 게이지 회로(230)로 공급되는 전력을 연료 게이지 회로(230)의 각각의 구성을 동작시키기 위한 전력으로 변경할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 제3 프로세서(239)는 제1 프로세서(240)와 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240) 및 제3 프로세서(239)가 하나의 프로세서로 구현되는 경우, 상기 하나의 프로세서는 연료 게이지 회로(230)의 나머지 구성(예: 측정 모듈(233), 메모리(235) 및 레귤레이터(237))을 직접 제어할 수 있다.
전자 장치(200)는 배터리(210)를 충전할 때 배터리(210)의 상태를 확인하고, 상기 확인된 배터리(210)의 상태에 기초하여 배터리(210)를 충전시키는 전류의 양 또는 전압의 크기를 제어함으로써 배터리(210)의 용량(또는, 성능)이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 배터리를 충전시키기 위한 충전 파라미터를 산출하기 위한 계산량(또는, 전력 소비량)에 따라 메인 프로세서와 서브 프로세서가 상호 보완하여 충전 파라미터를 산출함으로써 추가적인 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 각 구성의 연결 상태를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 전자 장치(100)의 충전 회로(220) 및 게이지 회로(230)는 배터리 충전을 제어하기 위한 전력 관리 직접회로(power management integrated circuit)(PMIC)일 수 있다. 전자 장치(100)는 전자 장치(100)의 각 구성으로 전력을 전달하는 전력 라인(223a, 225a, 227a, 237a, 240a)을 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 배터리(210)의 상태를 측정하기 위한 측정 라인(233a, 233b, 233c)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1 전력 라인(223a)을 통해 외부 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 입력 컨트롤러(223)는 제2 전력 라인(225a)을 통해 출력 컨트롤러(225)에 전력을 공급할 수 있다. 출력 컨트롤러(225)는 제3 전력 라인(227a)을 통해 전원 경로 컨트롤러(227)에 전력을 공급할 수 있고, 제4 전력 라인(240a)를 통해 시스템(예: 제1 프로세서(240))로 전력을 공급할 수 있다. 전원 경로 컨트롤러(227)는 제5 전력 라인(210a)를 통해 배터리(210)에 전력을 공급할 수 있고, 제6 전력 라인(237a)를 통해 게이지 회로(230)의 레귤레이터(237)로 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리(210a)는 방전할 때 제4 전력 라인(240a), 제5 전력 라인(210a) 및 제6 전력 라인(237a)를 통해 레귤레이터(237) 및 시스템(예: 제1 프로세서(240))에 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(200)의 측정 모듈(233)은 제1 측정 라인(233a)를 통해 배터리(210)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 측정 모듈(233)은 제2 측정 라인(233b)를 통해 배터리(210) 양단의 전압을 측정할 수 있다. 측정 모듈(233)은 제3 측정 라인(233c)를 통해 배터리(210)의 온도를 측정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 배터리; 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 회로; 상기 배터리의 상태를 측정하기 위한 측정 회로; 및 상기 배터리, 상기 충전 회로 및 상기 측정 회로와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제1 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리를 충전하고; 상기 측정 회로를 통해 획득된 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고; 상기 상태 정보에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하고; 및 상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 프로세서는, 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 배터리의 용량의 손실이 지정된 조건을 만족하도록 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 인가하는 전류 값 또는 전압 값 중 적어도 하나를 상기 제2 충전 파라미터로 결정하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 프로세서는, 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작 이전에, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여 상기 배터리의 수명과 관련된 모델 데이터를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 프로세서는, 상기 모델 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여, 상기 배터리의 용량의 손실을 산출하기 위한 제1 함수를 생성하고, 상기 배터리의 충전 조건을 설정하기 위한 제2 함수를 생성하고, 상기 제1 함수 및 상기 제2 함수 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 충전 조건을 만족하는 상태에서 상기 배터리의 용량의 손실을 예측하기 위한 제3 함수를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 충전 조건은 지정된 시간 동안 상기 배터리의 충전량(state of charge)(SOC)이 지정된 충전량을 만족하는 조건일 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 프로세서는, 상기 모델 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여 상기 모델 데이터를 생성하기 위한 모델 파라미터를 필터링하고, 상기 모델 파라미터에 적어도 기반하여 상기 모델 데이터를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 프로세서는, 지정된 주기마다 상기 상태 정보를 확인하는 동작 및 상기 제2 파라미터를 결정하는 동작을 수행하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 측정 회로는 상기 프로세서의 로드가 지정된 조건을 만족하면, 상기 프로세서가 수행하는 동작들 중 적어도 일부를 대신 수행하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 상태 정보는 상기 배터리의 전압, 상기 배터리의 전류, 상기 배터리의 충전량(state-of-charge)(SOC), 상기 충전 회로의 개방 전압 및 상기 배터리의 용량에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 배터리; 충전 회로; 상기 배터리 및 상기 충전 회로와 전기적으로 연결된 측정 회로를 포함하고, 상기 측정 회로는, 제1 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리를 충전하고; 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고; 상기 상태 정보에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하고; 및 상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 측정회로는, 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 배터리의 용량의 손실이 지정된 조건을 만족하도록 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 인가하는 전류 값 또는 전압 값 중 적어도 하나를 상기 제2 충전 파라미터로 결정하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 측정회로는, 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작 이전에, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여 상기 배터리의 수명과 관련된 모델 데이터를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 측정회로는, 상기 모델 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여, 상기 배터리의 용량의 손실을 산출하기 위한 제1 함수를 생성하고, 상기 배터리의 충전 조건을 설정하기 위한 제2 함수를 생성하고, 상기 제1 함수 및 상기 제2 함수 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 충전 조건을 만족하는 상태에서 상기 배터리의 용량의 손실을 예측하기 위한 제3 함수를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 충전 조건은 지정된 시간 동안 상기 배터리의 충전량(state of charge)(SOC)이 지정된 충전량을 만족하는 조건일 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 측정회로는, 상기 모델 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여 상기 모델 데이터를 생성하기 위한 모델 파라미터를 필터링하고, 상기 모델 파라미터에 적어도 기반하여 상기 모델 데이터를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 측정회로는, 지정된 주기마다 상기 상태 정보를 확인하는 동작 및 상기 제2 파라미터를 결정하는 동작을 수행하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 측정회로의 로드가 지정된 조건을 만족하면, 상기 측정회로가 수행하는 동작들 중 적어도 일부를 대신 수행하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 배터리의 상태에 관련된 데이터는 상기 배터리의 전압, 상기 배터리의 전류, 상기 배터리의 충전량(state-of-charge)(SOC), 상기 충전 회로의 개방 전압 및 상기 배터리의 용량에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6a은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 배터리를 충전시키기 위한 충전 파라미터를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 610 동작에서, 제1 프로세서(240)는 배터리(210)의 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 연료 게이지 회로(230)를 통해 배터리(210)의 상태와 관련된 데이터를 확인하고, 상기 확인된 배터리(210)의 상태에 대응되는 상태 정보를 결정(또는, 확인)할 수 있다. 상기 확인된 배터리(210)의 상태는, 예를 들어, 배터리(210)의 초기 상태일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 620 동작에서, 제1 프로세서(240)(또는, 연료 게이지 회로(230))는 최적화된 충전 파라미터를 결정하기 위한 함수를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 621 동작에서, 제1 프로세서(240)(또는, 연료 게이지 회로(230))는 배터리(210)의 용량의 손실(Qloss)를 산출하는 제1 함수를 생성할 수 있다. 연료 게이지 회로(230)는 배터리(210)의 상태 정보에 기초하여 배터리(210)의 수명과 관련된 배터리 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 하기 수학식 1에 따라 배터리(210)의 용량의 손실(Qloss)를 산출할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00001
상기 수학식 1의 좌변의 배터리(210)의 용량의 손실(Qloss(t))은 업데이트된 배터리 열화 모델의 용량의 손실이다. 상기 isei는 배터리(210)의 내부 전극에 생성되는 SEI(solid electrolyte interphase)에 의해 흐르는 전류일 수 있다. 상기 tconst는 지정된 시간이고, 상기 지정된 시간까지 isei를 적분한 값은 상기 지정된 시간의 배터리 열화 모델의 용량 손실이다. 상기 isei는 하기 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00002
상기 i0,sei는 교환 전류 밀도, α는 양극성 전하 이동 계수, R은 기체 상수이고, F는 페러데이 상수이다. 상기 T는 연료 게이지 회로(230)에 포함된 측정 모듈(233)을 통해 측정된 배터리(210)의 온도이다. 상기 ηs는 하기 수학식 3에 따라 구할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00003
상기 Un 및 Usei 는 음극의 평형 전위 및 SEI 반응의 평형 전위일 수 있다. 상기 ηn은 하기 수학식 4에 따라 구할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00004
상기 α는 양극성 전하 이동 계수이고, 상기 R, T 및 F는 수학식 2의 R, T 및 F와 동일하다. i0,n은 음극의 교환 전류 밀도일 수 있고, ibat은 연료 게이지 회로(230)에 포함된 측정 모듈(233)을 통해 측정된 배터리(210)의 전류일 수 있다. 이에 따라, isei는 하기 수학식 5에 의해 획득될 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00005
이에 따라, 제1 프로세서(240)는 수학식 1의 isei에 수학식 5를 대입하여 배터리(210)의 용량의 손실(Qloss)을 산출하는 제1 함수를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 621 동작에서, 제1 프로세서(240)(또는, 연료 게이지 회로(230))는 배터리 충전의 지정된 제약 조건(g)을 설정하기 위한 제2 함수를 생성할 수 있다. 제1 프로세서(240)는 배터리(210)의 충전 조건을 설정하기 위한 제2 함수를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 하기 수학식 6에 따라 지정된 시간 동안 배터리(210)의 충전량(SOC)이 지정된 충전량(SOC)을 만족하는 조건을 지정된 제약 조건(g)으로 설정할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00006
상기 tconst는 상기 지정된 시간을 의미하고, 상기 SOC(tconst)는 상기 지정된 시간의 충전량을 의미한다. 상기 SOCconst는 상기 지정된 충전량을 의미한다. 일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 배터리(210)가 최대 시간(tmax)에 100%의 충전이 되도록 설정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 623 동작에서, 제1 프로세서(240)(또는, 연료 게이지 회로(230))는 배터리(210)의 상태를 예측하기 위한 배터리 모델(또는, 모델 데이터)(예: 배터리 열화 모델)을 생성할 수 있다. 상기 배터리 모델은, 예를 들어, 지정된 함수(f)로 나타낼 수 있고, 상기 지정된 함수(f)는 지정된 목적을 달성하기 위한 복수의 함수(f1, f2, f3 … fN)로 정의 될 수 있다. 다시 말해, 상기 배터리 모델을 나타내는 함수(f)는 하기의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00007
예를 들어, 제1 프로세서(240)는 상기 제1 함수(예: f1) 및 상기 제2 함수(예: f2)에 기초하여 지정된 제약 조건하에 배터리의 용량의 손실을 예측할 수 있는 배터리 모델에 대한 제3 함수(예: f)를 생성할 수 있다. 상기 제3 함수는, 예를 들어, 하기 수학식 8에 따라 생성된 라그랑쥬 함수(Lagrange function)(L)일 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00008
상기 LX는 상기 배터리의 용량이 손실을 예측하는 배터리 모델을 나타내는 라그랑쥬 함수(L)의 변수일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 라그랑쥬 함수에 지정된 목적을 달성하기 위한 함수(f3, f4, f5 … fN)를 대체 또는 추가할 수 있다. 예를 들어, 상기 라그랑쥬 함수(L)를 이용한 최적화 과정에서 신속하게 최적화된 값을 산출하기 위해 하기의 수학식 9을 추가할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00009
상기 I1 및 상기 I2는 충전 파라미터(예: 전류(I))를 산출하기 위한 변수일 수 있다. 상기 시그마(σ)는 배터리(210)를 충전시키기 위한 충전 파라미터의 최하 값에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 충전 파라미터의 최하 값은, 예를 들어, 배터리(210)를 충전시키기 위해 설정될 수 있는 가장 낮은 전류 값일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 630 동작에서, 제1 프로세서(240)(또는, 연료 게이지 회로(230))는 상기 제3 함수를 이용하여 최적화된 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 지정된 제약 조건 하에 배터리(210)의 용량 손실을 최소화하는 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 다시 말해, 제1 프로세서(240)는 배터리(210)의 용량의 손실이 지정된 조건을 만족하도록 충전 회로(220)를 이용하여 배터리(210)에 인가하는 전류 값(I) 또는 전압 값(V) 중적어도 하나를 상기 충전 파라미터로 결정할 수 있다. 상기 지정된 조건은, 예를 들어, 배터리(210)의 용량의 손실의 최소 값일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 631 동작에서, 제1 프로세서(240)는 상기 제3 함수를 이용하여 충전 파라미터의 변수의 변화량을 산출할 수 있다. 제1 프로세서(240)는 하기의 수학식 10에 따라 충전 파라미터(예: 충전 전류(I))를 산출할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00010
상기 I1 및 I2는 충전 파라미터(I)를 결정하기 위한 변수(wariable)일 수 있다. 다시 말해, I1 및 I2는 충전 파라미터(I)가 변화하는 형태(shape)를 결정할 수 있다. 제1 프로세서(240)는 하기의 수학식 11에 따라 지정된 제약 조건(g)하에서 배터리(210)의 용량의 손실(Qloss)이 최소가 되도록 상기 I1 및 상기 I2를 결정할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00011
일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 상기 수학식 9를 배터리(210)의 용량의 손실(Qloss)을 산출하는 제1 함수의 isei에 대입하고, 상기 제1 함수에 대해 I1 및 I2를 복수의 변수로 하여 하기의 수학식 12에 따라 Gradients 행렬(∇L) 및 Hessian 행렬(H)을 산출할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00012
일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 하기의 수학식 13에 따라 I1의 변화량(ΔI1), I2의 변화량(ΔI2) 및 LX의 변화량(LX)을 산출할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00013
일 실시 예에 따르면, 633 동작에서, 제1 프로세서(240)는 하기의 수학식 14에 따라 충전 파라미터의 변수인 I1,및 I2 및 라그량쥬 함수(L)의 변수인 LX를 산출(또는, 업데이트)할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00014
예를 들어, 충전 파라미터를 산출하기 위한 변수(예: I1 및 I2)는 상기 변수의 개수를 증가(예: I = I 1 - I 2 * t - I 3 * t 2 )시킬 수 있다. 상기 충전 파라미터의 개수는 상기 변수를 산출하는 프로세서의 성능에 따라 결정될 수 있다또한, 충전 전류(I)뿐만 아니라 충전 전압(V)이 충전 파라미터로 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 635 동작에서, 제1 프로세서(240)는 충전 파라미터의 변수(I1, I2)가 수렴하는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 충전 파라미터의 변수의 변화량(ΔI1 , ΔI2)이 지정된 변화량 이하인지 판단하여 충전 파라미터의 변수(I1, I2)가 수렴하는지 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 충전 파라미터의 변수(I1, I2)가 수렴하지 않는 경우(예: 충전 파라미터의 변수의 변화량(ΔI1 , ΔI2)이 지정된 변화량 초과인 경우)(No), 다시 충전 파라미터(I1, I2)의 변화량(ΔI1 , ΔI2)을 산출(633)할 수 있다(631).
일 실시 예에 따르면, 640 동작에서, 제1 프로세서(240)는 충전 파라미터의 변수(I1, I2)가 수렴하는 경우(예: 충전 파라미터의 변수의 변화량(ΔI1 , ΔI2)이 지정된 변화량 이하인 경우)(Yes), 산출된 충전 파라미터의 변수(I1, I2)를 이용하여 충전 파라미터(I)를 산출(또는, 업데이트)할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)(또는, 연료 게이지 회로(230))는 충전 파라미터의 최적화된 변수를 산출할 때, 초기 값을 설정하여 산출할 수 있다. 상기 초기 값에 따라 제1 프로세서(240)가 상기 최적화된 변수를 산출하는데 소요되는 시간이 증가할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 상기 소요되는 시간을 감소시키기 위해 상기 수학식 9의 함수(예: f3)을 포함하는 수학식 15의 제3 함수(예: f 또는 L)를 이용하여 최적화된 충전 파라미터의 변수를 산출할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00015
다시 말해, 제1 프로세서(240)는 하기의 수학식 16에 배터리(210)의 용량 손실을 최소화하는 충전 파라미터를 산출할 수 있다.
Figure 112017036925715-pat00016
일 실시 예에 따르면, 650 동작에서. 제1 프로세서(240)는 지정된 주기(예: 10초)로 충전 파라미터의 최적화된 변수를 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 충전 파라미터를 업데이트한 후 지정된 시간이 초과하였는지 판단할 수 있다. 제1 프로세서(240)는 상기 지정된 시간이 초과된 경우(Yes), 연료 게이지 회로(230)를 통해 배터리(210)의 상태를 확인할 수 있다(610). 또한, 프로세서(240)는 상기 지정된 시간이 초과되지 않은 경우(No), 지정된 시간이 초과되되었는지 반복적으로 확인할 수 있다(650). 상기 지정된 주기는, 예를 들어, 충전 파라미터를 산출하는 프로세서의 성능에 따라 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 배터리 모델(또는, 모델 데이터)(예: 배터리 열화 모델)을 생성할 때, 상기 배터리 모델을 생성하는데 기초가 되는 모델 파라미터(예: 배터리(210)의 저항 값)를 필터링하여 추정할 수 있다. 제1 프로세서(240)는 상기 추정된 모델 파라미터를 이용하여 상기 배터리 모델을 생성할 수 있다. 다시 말해, 제1 프로세서(240)는 배터리(210)의 상태 정보에 기초하여 배터리 모델을 생성하기 위한 모델 파라미터를 필터링하고, 상기 모델 파라미터에 기초하여 상기 배터리 모델을 생성할 수 있다. 상기 모델 파라미터를 필터링하는 방법은 상기 배터리 모델에 포함될 수 있는 지정된 제약 조건이 배터리(210)의 전압과 관련된 경우 적용될 수 있다. 상기 모델 파라미터를 필터링하기 위한 필터는, 예를 들어, 칼만 필터(Kalman filter)일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)는 배터리(210)가 충전되는 시간을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 지정된 시간에 배터리(210)의 충전 상태가 지정된 값 이상이 되도록 충전 파라미터를 최적화할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 프로세서(240)는 배터리(210)의 충전 상태가 최대가 되도록 충전 파라미터를 최적화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 프로세서(240)을 대신하여 제1 프로세서(240)가 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 도 2 내지 도 3에서 상술하였듯이, 연료 게이지 회로(230)가 충전 파라미터를 결정하는 방법은 제1 프로세서(240)의 방법과 유사할 수 있다.
도 6b은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 파라미터를 변경하여 배터리를 충전시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6b를 참조하면, 전자 장치(100)는 제1 충전 파라미터에서 제2 충전 파라미터로 충전 회로(220)의 충전 파라미터를 업데이트하여 배터리(210)를 충전시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 610′ 동작에서, 전자 장치(100)는 제1 충전 파라미터로 설정된 충전 회로(220)를 이용하여 배터리를 충전시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 620′ 동작에서, 전자 장치(100)는 배터리(210)의 상태에 대응되는 상태 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 연료 게이지 회로(230)를 통해 배터리(210)의 상태에 대한 데이터를 획득하고, 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 630′ 동작에서, 전자 장치(100)는 배터리(210)의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 상기 배터리(210)의 상태 정보에 기초하여 제2 충전 파라미터를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 640′ 동작에서, 전자 장치(100)는 제2 충전 파라미터로 설정된 충전 회로(220)를 이용하여 배터리(210)를 충전할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 적응적 충전 방법 및 CCCV 충전 방법의 전류 및 전압을 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)은 지정된 주기로 배터리(210)의 상태를 확인하고, 상기 지정된 주기로 확인된 배터리(210)의 상태에 따라 충전 파라미터를 결정하여 배터리(210)를 충전시킬 수 있다. CCCV 충전 방법(CCCV)은 지정된 시각 전까지 지정된 전류(constant current)로 배터리를 충전시키고, 지정된 시각 이후에는 지정된 전압(constant voltage)을 유지하면서 배터리를 충전시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 배터리(210)에 충전 전류가 공급되면, 배터리(210)에 충전 전압이 인가될 수 있다. 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)은 배터리(210)의 상태에 따라 충전 파라미터를 결정하므로, CCCV 충전 방법(CCCV)에 비해서 최대 충전 전류를 배터리(210)에 인가하는 시간이 짧을 수 있다. 도 8을 참조하면, 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)은 CCCV 충전 방법(CCCV)에 비해서 배터리(210)에 최대 전압이 인가되는 시간이 짧을 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)은 배터리(210)에 최대 전류 및 최대 전압이 인가되는 시간이 단축되므로, 배터리(210)의 성능 저하(예: 배터리(210)의 용량 감소)를 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 적응적 충전 방법 및 CCCV 충전 방법에 따른 배터리의 충전 상태를 나타낸 그래프이다.
도 9을 참조하면, 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)에 따른 배터리(210)의 충전 상태는 CCCV 충전 방법(CCCV)에 비해 증가율이 낮을 수 있지만, 배터리가 100% 충전되는 시간은 유사할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)은 배터리(210)의 성능 저하를 방지하면서, 배터리(210)를 충전하는데 소요되는 시간이 CCCV 충전 방법(CCCV)과 유사할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 적응적 충전 방법 및 CCCV 충전 방법의 충방전 횟수(cycle)에 따른 배터리의 수명(state of health)을 나타낸 그래프이다.
도 10를 참조하면, 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)에 따른 배터리(210)의 용량 감소는 CCCV 충전 방법(CCCV)에 따른 용량 감소에 비해 적을 수 있다. 배터리의 지정된 잔존 용량(예: 80%)을 기준으로 비교해 보았을 때, 전자 장치(100)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)은 1000회 이상의 충전 이후에도 배터리(210)의 용량이 지정된 잔존 용량 이상을 유지하지만, CCCV의 충전 방법은 400회의 충전 이후에 배터리의 용량이 상기 지정된 잔존 용량 이하로 급격하게 감소할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(200)의 적응적 충전 방법(ADAPTIVE)에 따른 배터리(210)의 수명이 CCCV 충전 방법(CCCV)에 따른 배터리의 수명보다 길 수 있다.
도 1 내지 도 10에서 상술한 본 발명의 전자 장치(200)는 배터리(210)의 상태를 확인하고, 상기 배터리 상태에 기초하여 충전 파라미터를 결정하고, 상기 충전 파라미터에 따라 배터리를 충전시킴으로써, 배터리(210)의 용량의 손실을 최소화하고 배터리(210)에 무리한 전류 또는 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(200)는 안전하게 배터리(210)를 충전할 수 있고, 충전 및 방전 가능한 배터리의 수명이 상대적으로 길어질 수 있다. 또한, 전자 장치(200)는 배터리를 충전 시키기 위한 충전 파라미터를 산출하기 위한 계산량(또는, 전력 소비량)에 따라 메인 프로세서와 서브 프로세서가 상호 보완하여 충전 파라미터를 산출함으로써 추가적인 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 설정된(adapted to or configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 설정된 (또는 구성된) 프로세서"는 해당 동작들을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치(예: 메모리 130)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 AP)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware)로 구성된 유닛(unit)을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 어떤 동작들을 수행하는, 알려졌거나 앞으로 개발될, ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays), 또는 프로그램 가능 논리 장치를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체(예: 메모리(130))에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(예: 자기테이프), 광기록 매체(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체(예: 플롭티컬 디스크), 내장 메모리 등을 포함할 수 있다. 명령어는 컴파일러에 의해 만들어지는 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기록 매체에 기록된 프로그램이 수행하는 방법에 있어서, 제1 충전 파라미터로 설정된 충전 회로를 이용하여 배터리를 충전하는 동작; 측정 회로를 통해 획득된 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하는 동작; 상기 상태 정보에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작; 및 상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하는 동작;을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기록 매체에 기록된 프로그램이 수행하는 방법에 있어서, 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 배터리의 용량의 손실이 지정된 조건을 만족하도록 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 인가하는 전류 값 또는 전압 값 중 적어도 하나를 포함하는 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작;을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램 모듈) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램 모듈)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    배터리;
    상기 배터리를 충전하기 위한 충전 회로;
    상기 배터리의 상태를 측정하기 위한 측정 회로; 및
    상기 배터리, 상기 충전 회로 및 상기 측정 회로와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제1 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리를 충전하고;
    상기 측정 회로를 통해 획득된 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고;
    상기 상태 정보에 적어도 기반하여 모델 파라미터를 필터링하고,
    상기 상태 정보 및 상기 모델 파라미터에 적어도 기반하여 상기 배터리의 수명과 관련된 모델 데이터를 생성하고,
    상기 상태 정보 및 상기 모델 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하고; 및
    상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하도록 설정된 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 배터리의 용량의 손실이 지정된 조건을 만족하도록 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 인가하는 전류 값 또는 전압 값 중 적어도 하나를 상기 제2 충전 파라미터로 결정하도록 설정된 전자 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 모델 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여, 상기 배터리의 용량의 손실을 산출하기 위한 제1 함수를 생성하고,
    상기 배터리의 충전 조건을 설정하기 위한 제2 함수를 생성하고,
    상기 제1 함수 및 상기 제2 함수 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 충전 조건을 만족하는 상태에서 상기 배터리의 용량의 손실을 예측하기 위한 제3 함수를 생성하도록 설정된 전자 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 충전 조건은 지정된 시간 동안 상기 배터리의 충전량(state of charge)(SOC)이 지정된 충전량을 만족하는 조건인 전자 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 지정된 주기마다 상기 상태 정보를 확인하는 동작 및 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작을 수행하도록 설정된 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정 회로는 상기 프로세서의 로드(load)가 지정된 조건을 만족하면, 상기 프로세서가 수행하는 동작들 중 적어도 일부를 대신 수행하도록 설정된 전자 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 상태 정보는 상기 배터리의 전압, 상기 배터리의 전류, 상기 배터리의 충전량(state-of-charge)(SOC), 상기 충전 회로의 개방 전압 및 상기 배터리의 용량에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  10. 전자 장치에 있어서,
    배터리;
    충전 회로;
    상기 배터리 및 상기 충전 회로와 전기적으로 연결된 측정 회로를 포함하고,
    상기 측정 회로는,
    제1 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리를 충전하고;
    상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하고;
    상기 상태 정보에 적어도 기반하여 모델 파라미터를 필터링하고,
    상기 상태 정보 및 상기 모델 파라미터에 적어도 기반하여 상기 배터리의 수명과 관련된 모델 데이터를 생성하고,
    상기 상태 정보 및 상기 모델 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하고; 및
    상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하도록 설정된 전자 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 측정회로는, 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 배터리의 용량의 손실이 지정된 조건을 만족하도록 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 인가하는 전류 값 또는 전압 값 중 적어도 하나를 상기 제2 충전 파라미터로 결정하도록 설정된 전자 장치.
  12. 삭제
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 측정회로는,
    상기 모델 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로, 상기 상태 정보에 적어도 기반하여, 상기 배터리의 용량의 손실을 산출하기 위한 제1 함수를 생성하고,
    상기 배터리의 충전 조건을 설정하기 위한 제2 함수를 생성하고,
    상기 제1 함수 및 상기 제2 함수 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 충전 조건을 만족하는 상태에서 상기 배터리의 용량의 손실을 예측하기 위한 제3 함수를 생성하도록 설정된 전자 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 13에 있어서,
    상기 충전 조건은 지정된 시간 동안 상기 배터리의 충전량(state of charge)(SOC)이 지정된 충전량을 만족하는 조건인 전자 장치.
  15. 삭제
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 측정회로는, 지정된 주기마다 상기 상태 정보를 확인하는 동작 및 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작을 수행하도록 설정된 전자 장치.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    프로세서를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 측정회로의 로드(load)가 지정된 조건을 만족하면, 상기 측정회로가 수행하는 동작들 중 적어도 일부를 대신 수행하도록 설정된 전자 장치.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 배터리의 상태에 관련된 데이터는 상기 배터리의 전압, 상기 배터리의 전류, 상기 배터리의 충전량(state-of-charge)(SOC), 상기 충전 회로의 개방 전압 및 상기 배터리의 용량에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  19. 제1 충전 파라미터로 설정된 충전 회로를 이용하여 배터리를 충전하는 동작;
    측정 회로를 통해 획득된 상기 배터리의 상태와 관련된 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 상기 상태에 대응되는 상태 정보를 결정하는 동작;
    상기 상태 정보에 적어도 기반하여 모델 파라미터를 필터링하고,
    상기 상태 정보 및 상기 모델 파라미터에 적어도 기반하여 상기 배터리의 수명과 관련된 모델 데이터를 생성하고,
    상기 상태 정보 및 상기 모델 데이터에 기반하여, 상기 배터리의 수명을 유지하기 위한 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작; 및
    상기 제2 충전 파라미터로 설정된 상기 충전 회로를 이용하여, 상기 배터리를 충전하는 동작;을 포함하는 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록매체.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 19에 있어서,
    상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 배터리의 용량의 손실이 지정된 조건을 만족하도록 상기 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 인가하는 전류 값 또는 전압 값 중 적어도 하나를 포함하는 상기 제2 충전 파라미터를 결정하는 동작;을 포함하는 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록매체.
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