KR20010071761A - 휴대용 통신 장치용 전원 어셈블리 - Google Patents

휴대용 통신 장치용 전원 어셈블리 Download PDF

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KR20010071761A
KR20010071761A KR1020017000203A KR20017000203A KR20010071761A KR 20010071761 A KR20010071761 A KR 20010071761A KR 1020017000203 A KR1020017000203 A KR 1020017000203A KR 20017000203 A KR20017000203 A KR 20017000203A KR 20010071761 A KR20010071761 A KR 20010071761A
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제임스 에이. 4세 휴치슨
태드 에이. 호브
폴 이. 피터젤
Original Assignee
러셀 비. 밀러
콸콤 인코포레이티드
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Abstract

휴대용 전화기는 내부 배터리(10) 및 전화기에 분리가능하게 장착되는 외부 배터리 팩(12)을 갖는다. 전화기의 제어 유니트(72)는 외부 배터리 전압의 검출에 따른 전화기 전원 입력(40)에 대한 각각의 배터리들의 접속을 제어한다. 외부 배터리가 미리 결정된 최소값 위에 있을 때마다, 외부 배터리는 내부 배터리 수명이 연장되도록 전화기를 동작시키기 위한 전원를 제공하기 위해 전화기 전원 입력에 접속될 것이다(51). 외부 배터리 전압이 최소값 이하로 떨어지거나 또는 외부 배터리가 제거되면, 전화기가 호출하는 중이라면, 외부 배터리가 전화기에 전원 공급을 중단하지 않고서 변경될 수 있도록 유니트는 자동적으로 내부 배터리 전원(50)을 켠다. 개선된 다중 단계 소프트웨어 제어된 배터리 충전 방법 및 장치는 내부 및 외부 배터리 팩들을 충전하는데 사용된다. 바람직한 배터리 충전 방법(200)은 트리클 충전 단계(206), 급속 충전 단계(208) 및 마무리 충전 단계(214)를 포함하는 다중 단계 충전 방식을 사용한다. 내부 배터리는 트리클 충전(요구될때)에 의해 거의 풀 용량으로 그리고 실질적으로 급속 충전으로 충전된다. 외부 배터리는 거의 풀 용량으로 유사하게 충전된다. 따라서, 양 배터리들은 전체 충전 시간에 비해 실질적으로 감소된 충전 시간 주기에서 거의 풀 용량으로 충전된다.

Description

휴대용 통신 장치용 전원 어셈블리{IMPROVED POWER SUPPLY ASSEMBLY FOR HAND-HELD COMMUNICATIONS DEVICE}
본 발명은 일반적으로 휴대용 전화기를 위한 전원 공급에 관한 것이며, 특히 적어도 하나의 내부 및 외부 배터리를 갖는 휴대용 전화기 및 휴대용 전화기에 대한 전원 공급 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
여기에 참조에 의하여 통합되는 미국 출원번호 제 09/027,354호에 개시된 바와같이, 휴대용 전화는 전력을 제공하는 내부 배터리 또는 사용중에 전화 몸체상에 분리가능하게 장착되고 전화가 비사용중일 때 재충전할 수 있도록 제거되는 외부 배터리를 가질 수 있다. 배터리는 전형적으로 다수의 방전 및 충전 사이클후, 전형적으로 500 내지 1000사이클후에 충전을 필요로한다. 배터리가 내부 배터리일 때, 사용자는 전화를 분해하지 않고 내부 배터리에 대해 액세스해야한다. 이는 매우 복잡한 과정을 포함할 수 있다.
내부 부품의 크기가 작아짐에 따라, 내부 배터리는 휴대용 전화의 전체 길이, 폭 및 두께를 좌우한다. 전화에 부착되는 외부 배터리는 전체 전화 어셈블리에 대하여 가외의 플라스틱 두께를 제공한다. 내부 또는 외부 배터리중 하나를 사용하는 다른 문제점은 배터리가 호출동안 전력을 소비하는 경우 잠재적으로 호출의 손실을 야기한다는 것이다. 종래의 휴대용 전화에서는 전화를 끄지 않고 배터리를 충전하거나 재충전하는 것이 불가능하다.
또한, 기존의 배터리 충전기술은 내부 및 외부 휴대용 전화 배터리를 완전히 또는 거의 완전히 충전하는데 걸리는 시간이 너무 길다. 이러한 기술중 한 기술에서, 각각의 배터리는 트리클 충전단계, 빠른 또는 고속 충전단계 및 마무리 충전단계를 포함하는 다중단계 배터리 충전방법을 사용하여 충전된다. 필요한 경우, 배터리는 배터리를 트리클 충전함으로써 제 1 단계로 충전된다. 트리클 충전단계는 배터리가 휴대용 전화의 미리 결정된 최소 동작전압이하의 전압 레벨로 방전될때만 요구된다. 배터리 충전방법은 검출된 배터리 전압이 전화의 최소 동작전압보다 높을 때 트리클 충전으로부터 고속 충전으로 전이된다. 최종적으로, 배터리 전압이 고속 충전의 끝에서 미리 결정된 전압 임계레벨에 도달할 때, 상기 방법은 마무리 단계로 전이된다. 이러한 단계는 수명을 감소시키거나 또는 배터리의 용량을 감소시킬 수 있는 충전의 끝에서 배터리가 초과 전류에 노출되는 것을 방지하는 것을 필요로한다.
기존의 배터리 충전 기술은 이러한 다중단계 배터리 충전방법을 사용하여 각각의 배터리를 완전히 충전하였다. 예컨대, 미국 출원번호 제 09/027,354호에는먼저 내부 배터리를 완전히 충전한 후에 외부 배터리를 충전하는 기술이 개시되어 있다. 불리하게, 전화 사용자는 내부 및 외부 배터리가 완전히 충전될때까지 너무 오래 기다려야 한다는 것이다. 이는 특히 매우 짧은 시간동안 배터리를 충전해야 하는 휴대용 전화 사용자에게 불편하다. 예컨대, 회사원은 점심시간동안만 배터리를 충전해야 하기 때문에 고속 배터리 충전기술을 원한다. 따라서, 상당히 짧은 시간동안 휴대용 전화의 내부 및 외부 배터리를 거의 완전히 충전할 수 있는 개선된 배터리 충전 방법 및 장치에 대한 필요성이 제기되었다. 본 발명은 개선된 배터리 충전방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 일반적으로 휴대용 통신장치용 전원, 특히 휴대용 전화의 배터리 전원을 충전하기 위한 방법에 관한 것이다. 더 상세히, 본 발명은 적어도 하나의 내부 및 외부 배터리를 가진 휴대용 전화, 특히 휴대 전화용 전원 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 공급 어셈블리의 배터리 제어 및 충전 회로의 다이어그램.
도2는 배터리 제어 상태 다이어그램.
도3은 외부 배터리 팩이 장착된 휴대용 전화 유니트의 측면도.
도4는 배터리 충전 시간의 함수로서 배터리 충전 용량의 퍼센트를 도시하는 본 발명의 바람직한 배터리 충전 방법의 그래픽도.
도5는 본 발명의 바람직한 다단계 배터리 충전 방법의 흐름도.
본 발명은 휴대용 전화와 같은 휴대용 통신장치에 전력을 공급하기 위한 신규한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 특징에 따르면, 휴대용 전화의 전원 어셈블리는 휴대용 전화 하우징내에 장착하는 내부 배터리, 전화 하우징상에 분리가능하게 장착하는 외부 배터리, 전화 전력라인에의 각 배터리의 접속을 제어하기 위하여 내부 및 외부 배터리에 접속된 제어 어셈블리, 및 선택된 배터리에 충전장치를 접속하기 위하여 제어 어셈블리에 접속된 충전 입력을 포함한다. 제어 어셈블리는 각각의 내부 및 외부 배터리의 충전 상태를 검출하는 제 1 및 제 2 검출기, 전화 전력라인에의 내부 배터리 및 외부 배터리의 접속을 각각 제어하기 위한 제 1 및 제 2 스위치, 및 제 1 스위치의 상태를 제어하기 위한 제 1 출력신호와 제 2 스위치의 상태를 제어하기 위한 제 2 출력신호를 가진 제어 유니트를 포함하며, 상기 제어 유니트는 검출기 출력에 응답하여, 제 1 스위치를 폐쇄하고 외부 배터리의 충전상태가 소정 최소값 이하인 경우에 제 2 스위치를 개방하며, 제 1 스위치를 개방하고 외부 배터리의 충전상태가 소정 최소값이상인 경우에 제 1 스위치를 폐쇄하며, 이에 따라 외부 배터리는 배터리 전압이 최소값 또는 최소값 이상일 때 전력을 제공한다. 만일 외부 배터리 전압이 로우일 때, 시스템은 모든 시간동안에 안정한 전력원이 제공될 수 있도록 내부 배터리 전력을 자동적으로 스위칭한다. 최소 전압은 전화의 최소 동작전압에 기초한다.
제어 유니트는 배터리가 최소 전압이하로 강하하면 전화를 자동적으로 스위치 오프하도록 배열된다. 바람직하게, 제어 유니트는 외부 충전입력에 접속되고 충전 전압이 입력에 제공될때를 검출하여 배터리가 충전되는지를 지시한다. 제어 유니트는 외부 및 내부 배터리의 충전을 제어하며, 내부 배터리는 바람직한 일 실시예에서 우선 충전된다. 바람직하게, 고속 충전 및 트리클 충전 입력은 충전 입력으로부터 각각의 배터리에 대하여 제공되며, 제어 유니트는 각각의 배터리가 검출된 배터리 전압에 기초하여 트리클 또는 고속 충전되는지의 여부를 결정하기 위하여 스위치를 적절하게 제어한다. 트리클 충전입력은 배터리 전압이 전화의 최소 동작전압이하일 때 각각의 배터리를 충전하기 위하여 사용되며, 제어 유니트는 배터리 전압이 최소 동작전압보다 높게 검출되면 고속 충전으로 자동적으로 스위칭된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 개선된 다중단계 소프트웨어 제어 배터리 충전 방법 및 장치가 내부 및 외부 배터리를 충전하기 위하여 사용된다. 바람직한 배터리 충전 방법은 트리클 충전단계, 고속 충전단계 및 마무리 충전 단계를 포함하는 다중단계 충전 방법을 사용한다. 내부 배터리는 배터리 전압이 전화의 최소 동작전압 이상일때까지 트리클 충전(필요할때)을 적용함으로써 우선 바람직하게 충전된다. 일단 배터리 전압이 전화의 최소 동작전압을 초과하면, 내부 배터리는 거의 완전히 고속으로 충전된다. 외부 배터리는 트리클 충전을 한다음 고속 충전을 수행함으로써 거의 완전히 충전된다. 따라서, 내부 및 외부 배터리는 전체 시간으로 비교할 때 감소된 충전시간에서 거의 완전히 충전된다. 배터리가 거의 완전히 충전된후에, 내부 배터리는 마지막 충전 단계동안 완전히 충전된다. 외부 배터리는 유사하게 다음 마무리 충전단계동안 완전히 충전된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 내부 배터리는 전화 하우징의 내부에 접히는 도어 또는 뒷 덮개의 내측상에 장착된다. 외부 배터리는 덮개위에 장착되도록 설계되며, 외부 배터리의 접촉부는 덮개의 외부면상의 대응 접촉부와 맞물린다. 핀 접촉부는 내부 배터리 및 외부 배터리 접촉부를 전화의 주 회로 카드 어셈블리 (CCA)에 접속한다. 핀 접점은 내부 및 외부 배터리 전원에 대해 주 CCA상의 패드와 대응하여, 배터리가 전원를 공급하고 외부 충전기가 전화에 접속된 경우 배터리가 충전되는 것을 제어하기 위해 제어 유니트에 대한 입력을 제공한다. 이 장치는 사용자가 복잡한 도구나 어셈블리 명령없이 내부 배터리를 용이하게 교체할 수 있도록 한다.
본 발명의 전원 공급 어셈블리는 외부 또는 내부 배터리로부터 신뢰성있고 안정한 전력 소스를 제공하며, 전화가 호출중이거나 턴온되는 동안 새로운 외부 배터리에 대해 외부 배터리의 교환이 가능하다. 내부 배터리는 교환 처리 동안에는항상 안정한 전력 소스를 보장한다.
본 설명을 통해, 도시한 바람직한 실시예 및 예들은 본 발명에 대해 한정하지 않고 예로써 간주되어야 할 것이다.
도 1은 휴대용 전화 내부 배터리(10) 및 외부 배터리(12)로부터의 전원 출력 및 배터리로의 충전 입력을 제어하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 제어 및 충전 회로를 도시한다. 도 3은 주 몸체(14)와 주 몸체의 후방 벽에 고정된 분리가능한 외부 배터리 팩 또는 유니트(15)를 가지는 휴대용 전화를 도시한다. 주 회로 카드 어셈블리(16)는 주 몸체내에 장착되며, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 휴대용 전화에 대한 소자 및 회로를 반송한다.
1998년 2월 20자 출원된 "휴대 전화용 외부 배터리 어셈블리"라는 발명의 명칭의 미국특허출원 제 09/027,353호에 상세히 개시되어 있는바와 같이, 내부 배터리(10)는 전화 몸체의 외부 벽에 분리가능하게 장착된 리드의 내면상에 장착되어, CCA(16)와 대면한다. 리드의 외면상의 리세스의 접점은, 계류중이고 상기 인용한 관련 특허출원에서 개시된 바와 같이, 배터리 팩이 전화 몸체에 고정될 때 접점 리세스내로 돌출하는 리프 스프링 배터리 접점(18)과 접촉한다.
내부 배터리 접점은 전화에 배터리 전원를 제공하기 위해 주 CCA상의 패드 위치(22)와 매칭하는 도전성 포고 핀(pogo pin)(20)에 자기보호회로 및 플렉스 회로를 통해 라우팅된다. 제거가능한 리드 및 포고 핀 커넥터의 배치는 사용자가 전화의 어떤 해체없이 내부 배터리를 용이하게 교체할 수 있게 한다. 외부 배터리 접점(18)에 연결된 접점은 전화에 외부 배터리 전원의 연결을 위해 포고 핀(20)에 플렉스 회로를 통해 연결되어 있다.
이 장치는 전화 두께를 최소화하고 CCA의 후방 측상에 소자의 스택-업을 제거하여, 베이스 폰 설계로서 또는 베이스 폰에 결합될 수 있는 부가적인 외부 모듈로서 동일한 볼륨으로 다른 부속물(accessory)의 통합을 위해 보다 많은 공간을 남겨두게 된다. 이들 부속물은 필요로하는 입/출력의 양 및 형태에 따라 주 CCA상에 상이한 접점들을 사용할 수 있다. 가능한 액세서리의 일부 예는, 그들중 일부 또는 전부가 전화 CCA내에 외부에서 또는 외부에서 통합될 수 있으며, 다음과 같다: 소형 프리즘 배터리, FM 라디오, 가입자 식별 모듈(SIM), 소프트웨어 강화 모듈(예를 들면, 상이한 사용자 인터페이스에 대한 드라이버, 개선된 성능을 위한 알고리즘, 전화상의 도트-매트릭스 디스플레이를 갖는 비디오 게임 등), 확장된 전화북 메모리와 같은 하드웨어 강화 , 음성 기록 DSP/메모리, 바이브레이터, 스피커, 음성 인식 하드웨어/소프트웨어 모듈, 비디오 게임 펌웨어 모듈, GPS 수신기 등이 있다. 보조부는 리드의 내면이나 전화 외부벽에 편리하게 장착될 수 있으며, CCA(16)상에 유사한 포고 핀 접점을 통해 접촉 패드에 접속된다.
이들 부속물은 사용자가 그들이 가장 원하는 특성들을 구입하여 설치하고 날마다 사용할 수 있도록 한다. 이 장치는 외부 전자 장치, 예를 들면 상기한 강화중 어떤 것이 사이즈, 중량 또는 성능을 손상시키지 않고 하나의 공통 전화 유니트내에 통합되는 것을 가능하게 한다. 부가적인 부속물이, 원한다면, 결합 접점, 플렉스 회로, 및 포고 핀을 통해 주 CCA내에 접속하기 위해 외부 배터리 유니트내에 제공될 수 있다.
도 1은 외부 및 내부 배터리, 및 외부 충전 유니트에 대한 입/출력을 위해 주 CCA상에 장착될 수 있는 제어 회로를 설명한다. 이 회로는 전화 전원 입력에 접속하기 위한 출력 라인(40), 충전 회로나 부속물로부터 외부 전원 입력에 접속하기 위한 입력(42), 내부 배터리(10)에 대한 입/출력 라인(44), 및 외부 배터리(12)에 대한 입/츨력 라인(46)을 갖는다. 이 회로는 또한 마이크로제어기 출력(48)과 마이크로제어기 입력(50)을 갖는다. 다양한 배터리 출력(전압, 배터리 온도, 배터리 ID)은 배터리 상태의 모니터링을 위해 아날로그 대 디지털 컨버터(52)를 통해 마이크로제어기 출력에 접속되어 있다. 기준 전압 입력(54)은 기준 전압 라인(55)으로부터 제 1 비교기(58) 및 제 2 비교기(59)로 공급된다. 라인(55)은 제 3 비교기(60)에 접속되어 있다. 각 비교기(58,59,60)는 각각 히스테리시스 피드백(62,63,64)을 갖는다.
제 1 및 제 2 비교기에 대한 제 2 입력(65,66)은 각각 외부 배터리 출력(46)으로부터 제공된다. 제 3 비교기에 대한 제 2 입력(67)은 내부 배터리 출력 라인 (44)으로부터 제공된다. 비교기 출력(68,69,70)은 제어 논리 모듈(72)에 대한 입력으로서 각각 제공된다. 제어 논리 모듈(72)은 마이크로제어기 입력(50)으로부터의 내부 충전 및 외부 충전 제어 입력(73,74)과, 외부 충전 전원 입력 라인(42)을 갖는다.
제 1 MOSFET 스위치(M1)는 전화 전원 출력(40)에 대한 외부 배터리 I/O 라인(46)의 접속을 제어하며, 제 2 MOSFET 스위치(M2)는 전화 전원 출력(40)에 대한 내부 배터리 I/O 라인(44)의 접속을 제어한다. 스위치(M1,M2)의 상태는 하기에서 표1,2 및 3에 상세하게 설명되는 바와 같이 제어 논리 모듈로부터 제 1 및 제2 신호 출력(OUT1, OUT2)에 의해 제어된다.
스위치 제어 장치(78)에 의해 제어된 스위치(76)는 표 1,2 및 3에 더 상세하게 도시하는 바와 같이 배터리의 급속 충전을 위해 스위치(M1,M2)를 통해 배터리 충전 입력에 대한 라인(42)상의 외부 전원 충전 입력의 접속을 제어한다. 라인(42)은 제 1 트리클 충전 회로(80) 및 스위치(81)를 통해 내부 배터리 충전 입력 경유 라인(44)에 접속되고, 제 2 트리클 충전 회로(82) 및 스위치(83)를 통해 외부 배터리 충전 입력 경유 라인(46)에 접속된다. 스위치(81)은 라인(84)을 통해 라인(73)상의 내부 충전 신호에 의해 제어되며, 스위치(83)은 라인(85)을 통해 라인(74)상의 외부 충전 신호에 의해 제어된다.
도 2는 표 1에 설명되는 바와 같이 다양한 배터리 제어상태를 설명하는 마이크로제어기로부터 프로그램된 입력과 함께, 도 1에 설명된 바와 같이 제어회로의 제어하에서 가능한 배터리 제어상태(S0 내지 S8)를 설명하는 배터리 제어 상태 다이어그램이다.
도 2 및 표 1에서 지시된 바와 같이, 배터리 제어 상태(S0)는 내부 배터리가 전화 전원 입력 라인(40)에 접속된 경우이다. 이 상태에서, 스위치(M2)는 닫히고 스위치(M1, 76)들은 개방된다. 제어 상태(S1)에서, 외부 배터리는 전화 입력 라인(40)에 접속되고, 스위치(M1)은 닫히는 반면 스위치(M2,76)들은 개방된다.
제어 상태 S4에서, 전화는 충전 유니트로부터 외부 전력을 흘려보낸다. 즉, 스위치(76)는 폐쇄되고 스위치(M1, M2)는 개방되고, 충전은 발생하지 않는다. 따라서 스위치(81 및 83)는 개방될 것이다. 제어 상태(S5)에서, 내부 배터리는 트리클 충전 회로(80)를 통해 충전된다. 이런 상태에서, 스위치(81)는 폐쇄되고 스위치 (M1, M2)(76 및 83)는 모두 개방된다. 제어 상태(S7)에서, 외부 배터리는 폐쇄될 스위치(83)를 통해 트리클 충전되고, 모든 다른 스위치는 개방된다. 마지막으로, 제어 상태(S8)에서, 외부 배터리는 빠르게 충전되고 스위치(76 및 M1)는 폐쇄되고 모든 다른 스위치는 개방된다.
테이블 2는 테이블 1의 여러 상태를 보다 잘 이해하기 위하여 여러 제어 신호 및 설명을 나타낸다.
신호 생성됨 논리 설명
A VEXT_DC 충전 액세서리 1 외부 전력 존재
0 외부 전력 부재
B EXT_BATT_LOW# 비교기#1 1 외부 배터리 전압>=3.4 볼트+히스테리시스 EXACT 드레스홀드 TBD
0 외부 배터리 전압 <3.4 볼트
C FORCE_TRKL_EXT# 비교기#2 1 빠른 충전 외부 배터리에 대해 OK VBATT_EXT>=3.4V +히스테리시스 EXACT 드레스홀드 TBD
0 트리클 충전 외부 배터리에 대해 OK VBATT_EXT<3.4V
D CHARGE_EXT GPIO 26(dig-출력) 1 소프트웨어는 외부 배터리를 충전하고자 하고- 외부 전력 인가될때만 나타날 것이다
(소프트웨어 제어하에서) 0 소프트웨어는 외부 배터리를 충전하지 않는다
E FORCE_TRKL_INT# 비교기#3 1 빠른 충전 내부 배터리에 대한 OK, VBATT_INT >=3.4V+히스테리시스 EXACT 드레스홀드 TBD
0 트리클 충전 내부 배터리에 대한 OK, VBATT_INT<3.4V
F CHARGE_INT GPIO9(dig-출력) 1 소프트웨어는 내부 배터리를 충전하지 않고-외부 전력이 인가될때만 나타날 것이다
(소프트웨어 제어하에서) 0 소프트웨어는 내부 배터리를 충전하지 않는다
Out 1 Vg 외부 배터리 MOSFET 1 외부 배터리 오프에 대한 MOSFET
0 외부 배터리 온에 대한 MOSFET
Out 2 Vg 내부 배터리 MOSFET 1 내부 배터리 오프에 대한 MOSFET
0 내부 배터리 온에 대한 MOSFET
전류 배터리 제어 상태는 배터리 입력 신호 및 3개의 비교기로부터의 입력 신호를 바탕으로 제어 논리 유니트 및 마이크로제어기로부터의 출력에 의해 제어된다. 상태 S0 내지 S3는 테이블 1에 지시된 바와같이 라인(42)상에 존재하는 외부 전압이 없을때 발생하고, 상태 S4 내지 S8은 라인(75)상의 제어 논리 모듈에 의해 지시된 바와같이 라인(42)상에 외부 전압 VEXT.DC가 있을때 발생한다. 따라서, 신호 A는 외부 전력이 있을때 논리 1이고, 논리 0은 외부 전력이 존재할때 논리 0이다.
테이블 1 및 2의 신호 B는 기준 입력(56)이 외부 배터리로부터의 입력(65)보다 높을때 발생하는 비교기(58)로부터의 출력 EXT.BATT.LOW이다. 신호 C는 배터리가 빨리 충전되는지 트리클 충전되는지를 결정하는 제 2 비교기(59)로부터의 출력 FORCE.TRKL.EXT로부터의 출력이다. 신호 D는 라인(74)상의 CHARGE.EXT 신호이고, 신호 F는 라인(73)상의 CHARGE.INT 신호이다. 이들 신호들은 만약 소프트웨어가 각각의 배터리를 충전하기 원하면, 외부 전력이 존재할때만 나타나는 1, 또는 만약 소프트웨어가 각각의 배터리를 충전하기를 원하지 않으면 논리 0일 것이다. 신호 E는 만약 내부 배터리가 빠르게 충전되면 논리 1이고, 내부 배터리가 트리클 충전되면 논리 0인 제 3 비교기로부터의 출력(70) FORCE.TRKL.INT이다.
라인(55)상의 임계 전압 또는 기준 전압은 전화의 동작 전압을 바탕으로 결정된다. 이 실시예에서, 임계 전압은 비록 다른 값이 가능하더라도 3.4 볼트이다. 히스테리시스 범위 및 동작 전압은 일단 동작 전압 및 전화 설계의 부하 전류가 결정되면 결정될 수 있다. 제 1 비교기(58)는 출력이 발진하지 않는 것을 보장하기 위하여 충분한 히스테리시스 피드백을 요구한다. 최소 히스테리시스 전압 범위는 외부 셀의 개방 회로 전압으로부터 최대 방전 비율로 외부 셀 사이 전압 강하를 감산함으로써 계산된다. 제 1 비교기의 주 목적은 내부 및 외부 배터리 사이에 열 교환을 허용하는 것이다.
소프트웨어는 시스템이 일반적으로 외부 배터리(12)에 의해 운행되도록 설계되고, 만약 외부 배터리가 드레스홀드 전압 이하로 떨어지거나 제거되면 내부 배터리(10)로 스위칭할 것이다. 따라서, 도 3에 도시된 바와같이, 시스템은 외부 전력이 없고 외부 배터리가 존재할때(S1) 외부 배터리를 런 오프하고, 외부 배터리가 존재하지 않을때 자동적으로 상태 S0로 스위칭할 것이다. 이런 장치는 사용자가 외부 배터리를 제거 및 대체하게 하고 전화는 누설 전력 없이 온되거나 호출된다. 내부 배터리는 배터리 스와핑 처리 동안 언제나 안정한 전력 소스를 제공한다.
마이크로 제어기 소프트웨어는 아날로그 대 디지탈 컨버터(52)를 통해 각각으 배터리 전압을 판독하고, 양쪽 배터리 팩의 전체 용량을 계속 모니터하고, 전화 모니터에 그 결과를 디스플레이한다. 만약 양쪽 내부 및 외부 배터리가 3.4 볼트거나 그 이하면, 소프트웨어는 사용자에게 낮은 배터리 조건을 나타내고 전화는 꺼질 것이다.
마이크로 제어기 소프트웨어는 라인(73 및 74)상 제어 신호 D 및 F를 통해 내부 및 외부 배터리의 충전을 제어한다. 이들중 단지 하나만이 임의의 시간에 활성화된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 내부 배터리는 항상 먼저 충전된다. 회로는 배터리가 제 2 및 제 3 비교기(59 및 60)를 사용하여 트리클 충전되는지 급속 충전되는지 제어한다. 이것은 만약 원한다면 마이크로제어기 소프트웨어에 의해 선택적으로 행해진다. 도시된 실시예에서, 양쪽 비교기는 검출된 배터리 전압이 전화의 최소 동작 전압보다 높을때 트리클 충전으로부터 급속 충전으로의 전이가 발생하는 것을 보장하기 위하여 충분한 히스테리시스를 요구한다. 각각의 비교기의 출력은 배터리 전압이 3.4 볼트이하일때 낮아야 한다. 히스테리시스 값은 비교기 회로의 허용오차에 따르고, 보다 작은 허용오차는 3.4 볼트 근처의 시작 전압으로부터 캐패시터를 충전시키기 위한 충전 시간을 짧아지게 하도록 트리클 충전 모드에서 소비된 시간을 줄인다.
그러므로 마이크로 제어기 제어 입력과 관련하여 제어 회로는 테이블 1 및 2에 따라 배터리가 전화 전력 입력을 제공하는것을 자동적으로 결정하고 외부(충전) 전력이 존재할때 배터리 충전 시퀀스를 자동적으로 결정한다. 테이블 3은 신호 입력(A, B, C, D, E, F)들을 갖는 로직 모듈(72)을 제어하기 위한 배터리 스위칭 로직의 카르노 맵이다. 간략화된 OUT1 표는 비교기(1,2)가 조합되고 신호(C)가 제거되는 회로에 관한 것이고, 표 1의 후반부는 도시된 바와 같다.
도 1 및 도 2에 도시된 제어 회로와 소프트웨어 및 표 1 내지 표 3은 전화회로로의 전원을 자동적으로 제어하고, 또한 내부 및 외부 배터리의 충전을 모두 제어한다. 소프트웨어는 충분히 높은 전원을 가진다면 그리고 어떠한 외부 전원도 라인(40)상에 존재하지 않는다면, 전원이 인가될 때 항상 외부 배터리로부터 전원을 공급받도록 설계된다. 외부 배터리가 제거된 또는 너무 낮은 전원 레벨인 것으로 검출된다면, 소프트웨어는 내부 배터리로 자동적으로 스위칭되도록 배치된다. 이는 전화가 스위칭 온된 상태이거나 또는 호출중일 때에도 신호 손실없이 사용자가 새로운 배터리 팩으로 하나의 외부 배터리 팩을 교환하도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 소프트웨어는 내부 배터리를 가장먼저 충전하도록 설계되고 필요하다면 트리클-충전하도록 설계되며, 배터리 전압이 충분히 높을 때는 빠른-충전 단계가 되도록 한다. 이는 충전 시간을 감소시킨다.
바람직한 실시예에서, 소프트웨어는 본 발명의 개선된 배터리-충전 방법 및 장치를 사용하여 내부 및 외부 전기를 모두 충전시키도록 설계된다. 바람직한 실시예에 따르면, 배터리 전압 레벨이 분석되고, 필요하다면 내부 배터리는 개선된 배터리-충전 방법의 트리클-충전 단계 동안 트리클-충전된다. 도 1 및 도 2와 표 1 내지 표 3을 참조로 상술된 바와 같이, 내부 배터리는 그 전압이 전화의 최소 동작 전압 이하인 것으로 검출될 때 트리클-충전된다. 개선된 배터리-충전 방법에 따르면, 내부 배터리가 최소 동작 전압 레벨으로 충분히 충전되면, 배터리-충전 제어 회로 및 소프트웨어는 자동적으로 거의 풀 용량으로 내부 배터리가 충전되는 동안 빠른-충전 단계로 전이된다. 다음으로, 마무리 배터리-충전 단계로 전이됨으로써 풀 용량으로 내부 배터리를 충전시키는 것 대신에, 배터리-충전 제어 회로 및소프트웨어는 그 전압이 전화의 최소 동작 전압 이하로 검출된다면 외부 배터리를 트리클-충전시키는 것을 수행한다. 내부 배터리 충전과 유사하게, 외부 배터리는 빠른-충전되고, 이에 의해 상대적으로 짧은 시간 주기로 거의 풀 용량으로 충전된다.
빠른-충전 단계의 끝에서, 내부 배터리는 "마무리" 충전 동안 "마무리"되고, 여기서 내부 배터리는 풀 용량으로 천천히 충전된다. 상술된 바와 같이, 배터리는 배터리 수명을 감소시키고 배터리 커패시티를 감소시킬 수 있는 충전 끝에서의 과도 전류의 사용을 방지하기 위해 상기 단계 동안 천천히 충전되어야 한다. 본 발명의 개선된 배터리-충전 방법에 따르면, 일단 내부 배터리가 마무리 단계 동안 완전히 충전되면, 외부 배터리는 다음 마무리 충전 단계 동안 완전한 커패시티로 충전된다.
바람직하게는, 본 발명의 개선된 배터리-충전 방법 및 장치는 배터리 충전의 대부분이 전체 충전 시간의 상대적으로 적은 시간 동안 수행되도록 한다. 배터리가 모두 완전한 커패시티에 마무리되기 전에 빠르게 충전되기 때문에, 배터리는 종래 기술의 충전 방법과 비교하여 상당히 감소된 충전 시간 주기로 거의 풀 용량으로 충전된다. 본 발명의 바람직한 실시예의 개선된 배터리-충전 방법 및 장치는 도 4 및 도 5를 참조로 이하에서 상세히 설명된다.
소프트웨어는 아날로그-디지털 변환기 출력(48)을 통해 각각의 배터리 전압을 판독하여, 두 배터리의 전체 용량 결정하고 그 결과를 디스플레이한다. 온도 센서가 각각의 배터리와 관련되고, 온도 출력이 모니터링되고, 이들 모두 배터리용량의 정확한 결정을 제공하며, 또한 온도가 소정 범위일 때에만 충전이 수행되도록 한다. 배터리는 가장먼저 최적 정확도를 제공하기 위해 3.2V 내지 4.2V의 실내온도로 보정된다. 배터리 식별을 위한 선택적인 외부 입력이 다른 배터리 크기를 위한 충전 알고리즘을 최적화하는데 사용될 수 있다.
이러한 시스템은 내부 및 외부 배터리가 모두 수용될 수 있도록 하며, 어떠한 시간에 배터리가 전력을 제공하는지를 결정하고, 전화 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 제어된 임계 전압과 히스테리시스값에 기초하여 얼마나 그리고 언제 배터리가 재충전되는지를 결정한다. 특정 임계 전압 및 히스테리시스 범위는 전화 설계의 동작 전압과 부하 전류가 결정됨과 동시에 결정된다. 비록 전화 전력 입력으로의 배터리 결합이 상술된 예의 하드웨어에 의해 결정되지만, 선택적으로 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. 배터리-충전 모드와 시퀀스는 이러한 실시예에서 소프트웨어에 의해 제어되지만, 선택적으로 하드웨어에 의해 제어될 수 있다. 이러한 시스템은 외부 전기가 초기에 사용되도록 하고 내부 배터리가 적절하게 스위칭되도록 함으로써 충전 싸이클 사이의 전화 동작 시간을 연장시킨다. 이는 지적된 바와 같이 외부 배터리 팩의 "열 교환(hot swapping)"을 가능케 한다. 이러한 시스템은 충전되는 동안 내부 및 외부 배터리가 전화에 결합되도록 하여, 내부 배터리가 완전한 충전을 유지하도록 충전되는 하나의 바람직한 실시예에서 보장된다. 전력을 제공하기 위해 존재할 때 외부 배터리를 사용함으로써, 내부 배터리의 수명이 연장될 수 있다. 내부 배터리는 필요로 할 때 장착된 분리가능한 문을 통해 충전에 쉽게 액세스할 수 있다. 바람직한 실시예의 개선된 배터리-충전방법 및 장치가 도 4와 도 5를 참조로 하여 이제부터 설명된다. 도 4는 본 발명의 배터리-충전 방법을 대표하는 도면이고, 배터리-충전 시간(x-축)의 함수로서 배터리 충전 커패시티(y-축)의 퍼센트를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 바람직한 배터리-충전 방법은 다중-단계 충전 기술을 사용하고, 이에 의해 각각의 배터리는 3가지 별개의 배터리-충전 단계를 사용하여 (필요에 따라) 충전된다: (1) 트리클-충전 단계(선택적), (2) 급속-충전 단계(필요) 및 (3) 마무리 충전 단계(필요). 트리클-충전 단계는 충전될 배터리가 전화의 최소 동작 전압 이하의 전압 레벨을 가질 때에만 필요하기 때문에 "선택적인" 것으로 간주된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 전압 레벨은 레벨 1 컷-오프전압 임계값(126)으로 불린다. 그러므로, 충전될 배터리가 컷-오프임계값(126) 이상의 용량을 유지할 때, 이러한 단계는 생략되고 배터리가 즉시 빠르게 충전된다. 추가로, 배터리-충전이 시작되는 포인트는 배터리의 전압 용량에 의존한다. 예를 들어, 만일 배터리 용량이 약 50%일 경우, 배터리는 거의 전 용량으로 충전될 때까지 충전을 시작한다.
양 배터리가 충전 프로세스가 시작되기전 완전히 방전되었다고 하면, 본 발명의 개선된 충전 방법은 t0내지 t1(114)의 트리클-충전 단계(102) 동안 배터리로 트리클 충전을 인가함으로써 바람직하게 우선 내부 배터리(10)(도 1)를 충전시킨다. 배터리는 트리클-충전 단계(102) 동안 천천히 충전되어 대부분의 전류가 전화기에 공급되게 하여 전화기에 대한 최소한의 동작 전압을 유지한다. 이런 기술은 전화기에 대한 동작 전압이 최소한의 드롭아룻 전압 이상으로 유지하는 것을 보장하며 전화기가 트리클-충전 단계 동안 전원-오프되지 않게 보장한다. 트리클-충전 회로의 부재시에는, 배터리가 드롭아웃 임계값 이하로 전화기의 공급 전압을 끌어내려서 전화기는 전원-오프될 것이다. 따라서, 배터리가 드롭아웃 전압 이하로 공급 전압을 끌어내리지 않도록 전류-한계 트리클-충전 회로가 사용된다. 트리클-충전(102)은 배터리가 컷-오프 레벨(126)(즉, 전화기의 최소 동작 전압)에 다다를 때까지 인가된다.
내부 배터리가 컷-오프 레벨(126)에 다다를 경우, 이러한 전압은 도 1 내지 도 2 및 테이블(1-3)을 참조하여 전술한 대로 마이크로-제어기에 의해 검출된다. 순간 시간 t1(114)에서, 마이크로-제어기는 전술한 방식으로 배터리-충전 회로가 트리클-충전 단계(102)에서 고속-충전 또는 신속-충전 단계(104)로 전이하도록 한다. 이 포인트에서, 전원 공급기가 배터리 전압을 플로팅 오프 하므로 배터리에는 총 전류가 제공된다(즉, 트리클-충전 단계 동안 사용되는 전류 제한 회로는 더 이상 필요치 않음). 도 4에 도시된 대로, 내부 배터리는 내부 배터리를 완전히 충전하기 위해 요구되는 총 충전 시간 주기와 비교하여 상대적으로 짧은 충전 시간 주기 (t1(114)내지 t2(116)) 내에 거의 풀 용량까지 고속-충전된다. 내부 배터리가 순간 시간(t2(116))에서 거의 풀 용량에 다다를 경우, 본 발명의 개선된 충전 방법이 외부의 배터리(12)를 충전하기 위해 시작된다.
전술한 대로, 외부 배터리(12)를 충전하는데 사용되는 단계는 검출된 전압 레벨에 따른다. 예를 들어, 외부 배터리(12)가 도 4에 도시된 대로 완전히 방전된경우, 트리클-충전(106)이 외부 배터리가 컷-오프 레벨(126)까지 충전될 때까지 외부 배터리에 인가된다. 그러나, 만일 외부 배터리(12)가 전화기의 최소 동작 전압을 초과하는 전압을 가지면, 배터리는 순간 시간 t3(118) 내지 t4(120)까지의 고속-충전 단계(108) 동안 즉시 고속-충전될 수 있다. 내부 배터리(10)와 유사하게, 외부 배터리(12)는 고속 충전 단계(108)(t3내지 t4)에 끝에서 거의 전 용량까지 충전된다. 따라서, 양 배터리를 완전히 충전하기 위해 필요한 총 충전 시간(t0내지 t6)과 비교하여 상대적으로 짧은 시간 주기에서, 내부 배터리(10) 및 외부 배터리(12)는 거의 풀 용량까지 충전된다. 결론적으로, 본 발명의 개선된 충전 방법은 휴대전화 사용자가 전류 배터리-충전 기술과 비교하여 상대적으로 짧은 시간 주기에서 양 배터리를 충전하도록 한다. 도 4에 도시된 대로, 배터리는 마무리 충전 단계(110 내지 112) 동안 풀 용량까지 충전된다. 본 발명에 따라, 내부 배터리는 바람직하게 내부 배터리 마무리 충전 단계(110)(t4(120) 내지 t5(122)) 동안 풀 용량까지 마무리된다. 외부 배터리는 이어 외부 배터리 마무리 단계(112)(t5(122) 내지 t6(124)) 동안 풀 용량까지 마무리된다. 마무리 충전 단계(110,112)동안 사용되는 충전 속도는 고속 충전 단계 동안 사용된 것 보다 더 낮다. 전술한 대로, 마무리 배터리-충전 단계동안 사용된 저속 충전 속도는 충전 주기의 마지막에 다다를 경우 배터리 손상을 피해야 한다. 배터리 기술 분야에서 공지된 대로, 충전 주기의 끝에서, 배터리는 과잉 전류에 접하게 되어 영구적으로 손상되는 것을 피하기위해 천천히 충전되어야 한다. 외부 배터리 마무리 충전 단계(112)의 마지막에서, 순간 시간(t6)에서, 양 배터리는 풀 용량까지 충전된다.
본 발명의 개선된 배터리-충전 방법은 N 개의 배터리를 사용하기 위해 변경될 수 있으며, 여기서 N은 2보다 크다. 예를 들어, 3개는 외부에 1개는 내부에 있는 4개의 배터리를 생각하자. 일 실시예에서, 방법은 우선 내부 배터리를 고속-충전 단계(104)에 의한 트리클-충전 단계(102)(만일 필요한 경우)를 사용하여 거의 풀 용량까지 충전한다. 이어 제 1 외부 배터리는 전술한 대로 도 4에 도시된 대로 고속-충전 단계(108)에 의한 트리클-충전 단계(106) 동안 (필요한 경우) 우선 트리클-충전을 인가함으로써 거의 풀 용량까지 충전된다. 제 2 외부 배터리는 거의 풀 용량까지 유사하게 충전된다(필요한 경우 트리클-충전 및 이어 고속 충전). 결국 제 3 외부 배터리는 이어 동일한 트리클-고속 충전-단계 방식을 사용하여 충전된다. 따라서, 모든 4개의 배터리는 배터리를 완전히 충전하기 위해 요구되는 총 충전 시간과 비교하여 현저하게 감소된 충전 주기에서 거의 풀 용량까지 충전된다. 본 발명의 개선된 배터리 충전 방법과 관련하여, 내부 배터리는 이어 마무리 충전 단계(110) 동안 풀 충전 용량까지 마무리된다. 나머지 3개 배터리는 유사하게 계속된 마무리 충전 단계 동안 풀 용량까지 마무리된다. 기술분야의 당업자는 이러한 "트리클/고속, 트리클/고속, 트리클/고속...마무리, 마무리, 마무리" 충전 기술이 소정 갯수의 전화기 배터리에 적용될 수 있음을 알 것이다.
게다가, 만일 전화기가 하나 이상의 배터리를 필요로 하는 경우, 실시예는유사하게 외부 배터리를 충전하기 전에 우선 내부 배터리를 충전할 것이다. 예를 들어, 만일 2개의 내부 배터리가 사용되면, 2개의 내부 배터리는 도 4를 참조하여 전술한 대로 고속-충전에 의해 제 1 내부 배터리에 트리클-충전은 인가함으로써 거의 전 용량까지 충전된다. 제 2 내부 배터리는 외부 배터리에 의해 거의 풀 용량까지 유사하게 충전된다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 상이한 충전 단계 동안 사용된 충전 속도는 배터리 셀 제작자에 의해 제공된 설명서에 나타난다. 도 1 및 도 2 와 테이블(1-3)을 참조하여 전술한 대로, 배터리 프로파일은 마이크로-제어기에 입력되는 배터리ID에 설명될 수 있다. 배터리 ID에 포함된 배터리 프로파일 중 하나는 바람직한 충전 속도이다. 고속-충전 능력을 가진 배터리(예를 들어 리튬-이온 배터리)에 대해, 현재 개선된 충전 방식은 현저하게 배터리를 거의 풀 용량까지 충전하기 위해 요구되는 시간의 양을 줄인다. 현재 개선된 배터리-충전기술의 또다른 실시예에서, 충전 방법은 소정의 외부 입력을 통해 마이크로-제어기로의 배터리 프로파일 입력을 사용하여 최적화된다. 예를 들어, 택일적으로, 배터리 충전 방법은 상이한 타입의 배터리 및 상이한 배터리 크기에 대해 최적화될 수 있다. 게다가, 전술한 대로, 배터리-충전 방법은 만일 배터리 온도가 소정의 범위에 있는 경우, 연속적으로 배터리 온도 및 연속적 충전을 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 배터리 충전 방법(200)의 흐름도를 도시한다. 도 5에 도시된 충전 방법은 바람직하게 도 1 내지 도 2 및 테이블(1-3)을 참조하여 전술한 마이크로-제어기 및 충전 회로에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현된다. 방법은마이크로-제어기가 배터리-충전이 필요한지를 결정할 때는 언제나 단계(202)로 진행한다. 도 1 내지 도 2 및 테이블(1-3)을 참조하여 전술한 대로, 마이크로-제어기는 외부 충전 장치에 의해 발생한 충전 전압의 존재를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 입력에서의 충전 전압의 존재는 마이크로-제어기가 충전 방법(200)을 실행하도록 하여 단계(202)로 진행한다.
실시예에서, 내부 배터리(하나 이상일 수도 있음)는 외부 배터리가 거의 풀 용량으로 충전되기 전에 거의 풀 용량으로 충전된다. 택일적으로, 외부 배터리는 내부 배터리가 거의 풀 용량으로 충전되기 전에 거의 풀 용량으로 충전될 수 있다. 본 발명과 관련하여, 방법은 배터리 전압이 측정되어 전화기의 최소 동작 전압(Vcut-off로 언급됨)과 비교하는 결정 단계(204)로 진행한다. 도 4를 참조하여 전술한 대로, 만일 배터리가 전화기의 최소 동작 전압 이하이면, 배터리는 우선 부주의하게 전화기의 전원이 꺼지는 것을 방지하기 위해 우선 트리클-충전되어야 한다.
따라서, 배터리 전압이 결정 단계(204)에서 Vcut-off이하이면, 상기 방법은 상기에 기술된 바와 같이 배터리가 트리클 충전되는 단계(206)로 진행한다. 상기 배터리는 자신의 전압이 결정 단계(204)에서의 Vcut-off와 같거나 더 크도록 결정될 때까지 계속해서 트리클 충전된다.
일반 배터리가 전화기의 최소 동작 전압을 초과하는 전압까지 충분히 충전되면(즉, 배터리 전압이 Vcut-off이상이면), 상기 방법은 단계(204)로부터 배터리가 상기에 기술된 바와 같이 급속 충전되는 단계(208)로 진행한다. 상기 배터리는 계속해서 거의 풀 용량 임계값에 달할때까지 급속 충전될 것이다. 상기 임계값은 도 4의 레벨 2 전압 레벨(128)에 유사한 "Vthreshold"로 도 5에 지칭된다. 바람직한 일 실시예에서, Vthreshold는 내부 및 외부 배터리들을 형성하는데 사용되는 배터리 형태에 따른다. 따라서 Vthreshold는 배터리 셀 제조자들에 의해 지정되고 소프트웨어를 통해 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 결정 단계(210)에서 배터리 전압과 Vthreshold를 비교한다. 배터리 전압이 Vthreshold를 초과하면, 상기 방법은 부가적인 배터리들이 충전을 필요로하는지를 결정하기 위해 결정 단계(212)로 진행한다. 만약 부가 배터리들이 충전을 필요로 하면(예를 들어, 도 4를 참조하여 상기에 기술된 바와 같은 외부 배터리), 부가적인 배터리들은 단계(204-210)들을 참조하여 상기에 기술된 방식인 "트리클/급속, 트리클/급속 등"을 사용하여 거의 풀 용량까지 충전된다. 따라서, 도 5에 도시된 바람직한 배터리 충전 방법을 사용하면, 배터리들은 전체 요청 충전 시간에 비해 실질적으로 감소된 시간 주기에서 거의 풀 용량으로 충전된다.
일단 충전을 필요로 하는 모든 배터리들이 거의 풀 용량까지 충전되었다면, 상기 방법은 단계(212)로부터 거의 풀 용량까지 충전된 배터리들을 탑-오프 시키도록 단계(214)로 진행한다. 예를 들어, 이중 배터리 전화기의 경우에(하나는 내부, 하나는 외부), 내부 배터리는 먼저 마무리 배터리 충전 단계동안 단계(214)에서 풀 용량까지 충전된다. 일반 내부 배터리가 완전히 충전되면, 그후에 외부 배터리가풀 용량까지 충전된다. 상기 방법은 그후에 단계(216)에서 종료되고 제어는 다른 중요한 기능들을 수행하도록 하기 위해 마이크로제어기로 복귀된다.
간략하게, 본 발명은 휴대용 전화기에서 다수 배터리들을 충전하기 위한 배터리 충전 방법 및 장치를 제어하는 개선된 다중 단계 또는 다중 단계 소프트웨어를 포함한다. 바람직한 배터리 충전 방법은 트리클 충전 단계, 급속 충전 단계 및 마무리 충전 단계를 포함하는 다중 단계 충전 방식을 사용한다. 충전 속도는 여러 단계들이 여러 충전 속도들을 사용하는 충전 단계에 따른다. 바람직한 실시예에서, 내부 배터리들은 외부 배터리들이 충전되기 전에 충전된다. 내부 배터리는 먼저 배터리 전압이 전화기의 최소 동작 전압보다 더 커질 때까지 트리클 충전(요청될 때)을 가함으로써 충전된다. 일단 배터리 전압이 전화기의 최소 동작 전압을 초과하면, 내부 전압은 거의 풀 용량까지 급속 충전된다. 연속적으로 트리클 충전 후 급속 충전한 후에 각 외부 배터리는 비슷하게 풀 용량까지 외부 배터리들을 충전한다. 일단 모든 배터리들이 거의 풀 용량까지 충전되면, 상기 배터리들은 각 배터리에 마무리 충전을 가함으로써 풀 용량까지 연속적으로 충전된다. 따라서, 개선된 충전 방법 및 장치는 전체 충전 시간에 비해 실제적으로 감소된 충전 시간 주기에서 거의 풀 용량까지 내부 및 외부 배터리들 양쪽을 충전하는 수단을 제공한다.
본 발명의 다수의 실시예들이 기술되었다. 그럼에도 불구하고, 여러 변형들이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고서 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 내부 배터리는 바람직하게는 먼저 충전되지만, 상기 방법은 외부 배터리를 먼저 충전하도록 변형될 수 있다. 비슷하게, 선택적인 실시예에서, 내부 배터리를 거의 풀 용량까지 충전하는 대신에, 외부 배터리가 완전히 방전될 때마다 미리 결정된 전압 용량의 퍼센트(예를 들어, 60% 용량)까지만 충전된다. 유사하게, 내부 및 외부 배터리들은 선택적으로 관계하는 용량에 따른 어떤 용량들로 충전될 수 있다. 예를 들어, 하나의 선택적인 실시예에서, 내부 배터리가 미리 결정된 제 1 임계 용량(예를 들어 60% 용량)이상이면, 그리고 외부 용량은 미리 결정된 제 2 임계 용량(예를 들어 40% 용량)이하이면, 외부 배터리가 먼저 충전된다. 배터리 충전 기술분야의 당업자는 상기 입계값들이 시스템 요구에 맞추기 위해 변형될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 선택적으로, 상기 방법은 배터리들의 관련 충전 특성들에 기초한 최대 전화 공급 용량을 달성하는데 필요한 충전 시간을 최소화하는 알고리즘을 사용한다. 상기 선택적인 실시예에서, 상기 방법은 먼저 배터리들의 관련 급속 충전 특성들에 기초하여 충전할 배터리를 선택한다. 예를 들어, 외부 배터리가 내부 배터리에 비해 우수한 급속 충전 시간 특성을 갖는다면, 선택적인 방법은 가장 짧은 충전 시간 주기에서 가장 큰 전화 전원 공급 전류를 얻기 위해 외부 배터리를 먼저 충전한다.
따라서, 본 발명은 예시된 특정 실시예에 의해 제한되는 것이 아니며, 첨부된 청구항에 의해서만 제한된다는 것이 이해될 것이다.

Claims (16)

  1. 다수의 배터리 충전 속도를 이용하여 전화 배터리를 충전하는 배터리 충전 제어 유니트를 가지는, 휴대 전화의 전력 공급 어셈블리에서 내부 및 외부 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    a) 상기 내부 배터리의 전압과 소정 컷-오프 전압을 비교하는 단계;
    b) 상기 단계(a)에서 비교된 내부 배터리의 전압이 컷-오프 전압보다 작으면, 트리클 충전은 내부 배터리의 전압이 컷-오프 전압을 초과할 때까지, 내부 배터리에 트리클 충전을 적용하는 단계;
    c) 상기 내부 배터리 전압이 소정 전압 임계치를 초과할 때까지 상기 내부 배터리에 고속 충전을 적용하는 단계;
    d) 상기 외부 배터리의 전압과 상기 소정 컷-오프 전압을 비교하는 단계;
    e) 상기 단계(d)에서 비교된 외부 배터리의 전압이 상기 컷-오프 전압보다 작으면, 외부 배터리의 전압이 컷-오프 전압을 초과할 때까지, 외부 배터리에 트리클 충전을 적용하는 단계;
    f) 상기 외부 배터리 전압이 소정 전압 임계치를 초과할 때까지 상기 외부 배터리에 고속 충전을 적용하는 단계;
    g) 상기 내부 배터리가 완전히 충전될 때까지 상기 내부 배터리에 마무리 충전을 적용하는 단계; 및
    h) 상기 외부 배터리가 완전히 충전될 때까지 상기 외부 배터리에 마무리 충전을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컷-오프 전압은 휴대 전화의 소정 최소 동작 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 휴대 전화의 소정 최소 동작 전압은 3.4볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 트리클 충전 단계(b) 및 단계(e)는 대부분의 충전 전류가 전화에 공급되도록 하여 전화에 최소 동작 전압이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고속 충전 단계(c) 및 (f)은 배터리가 거의 완전한 전압 용량을 얻을 때까지 완전 충전 전류로 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 고속 충전 단계(c) 및 (f)은 트리클 충전 단계(b)와 (e) 및 마무리 단계(g)와 (h) 보다 빠른 속도에서 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  7. 휴대 전화의 전력 공급 어셈블리에서 내부 및 외부 배터리들을 충전하는 방법에 있어서,
    a) 상기 내부 배터리의 전압과 소정 컷-오프 전압을 비교하는 단계;
    b) 상기 단계(a)에서 비교된 내부 배터리의 전압이 컷-오프 전압보다 작으면, 내부 배터리의 전압이 컷-오프 전압을 초과할 때까지, 내부 배터리에 트리클 충전을 적용하는 단계;
    c) 상기 내부 배터리 전압이 소정 전압 임계치를 초과할 때까지 상기 내부 배터리에 고속 충전을 적용하는 단계;
    d) 상기 휴대 전화가 다른 내부 배터리를 가지는 지를 결정하고, 만약 가지고 있다면, 각각의 나머지 내부 배터리에 대하여 단계(a)-(c)를 반복하는 단계;
    e) 상기 외부 배터리의 전압과 상기 소정 컷-오프 전압을 비교하는 단계;
    f) 상기 단계(e)에서 비교된 외부 배터리의 전압이 상기 컷-오프 전압보다 작으면, 외부 배터리의 전압이 컷-오프 전압을 초과할 때까지, 외부 배터리에 트리클 충전을 적용하는 단계;
    g) 상기 외부 배터리 전압이 소정 전압 임계치를 초과할 때까지 상기 외부 배터리에 고속 충전을 적용하는 단계;
    h) 상기 휴대 전화가 다른 외부 배터리를 가지는 지를 결정하고, 만약 가지고 있다면, 각각의 나머지 외부 배터리에 대하여 단계(e)-(g)를 반복하는 단계;
    i) 상기 내부 배터리가 완전히 충전될 때까지 단계(a)-(d)에서 충전된 각각의 상기 내부 배터리에 마무리 충전을 적용하는 단계; 및
    h) 상기 외부 배터리가 완전히 충전될 때까지 단계(e)-(h)에서 충전된 각각의 상기 외부 배터리에 마무리 충전을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 각각의 배터리는 고속 충전 단계(c) 및 (g) 중에 거의 풀 용량으로 충전되는 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 각각의 배터리를 거의 풀 용량으로 충전하는데 필요한 충전 시간은 각각의 배터리를 풀 용량으로 충전하는데 필요한 전체 충전시간 보다 상당히 짧은 것을 특징으로 하는 내부 및 외부 배터리 충전 방법.
  10. 전원을 공급하는 전력 라인을 포함하는 휴대 전화의 전원 공급 어셈블리의 내부 및 외부 배터리를 충전하는 배터리 충전 장치에 있어서,
    a) 상기 내부 및 외부 배터리에 의하여 공급되는 전압을 검출할 수 있는 제 1 및 제 2 검출기를 포함하며, 상기 내부 및 외부 배터리에 연결되며, 상기 전력 라인과 배터리의 접속을 제어하는 제어 유니트;
    b) 선택된 배터리에 충전 입력을 공급하기 위하여 상기 제어 유니트에 연결된 외부 전압 입력을 포함하는데, 상기 제어 유니트는 상기 충전 입력이 충전 디바이스에 연결될 때를 검출하는 검출기 및 상기 충전 입력을 상기 내부 배터리 또는외부 배터리에 선택적으로 연결시키는 선택기를 포함하며; 및
    c) 상기 제어 유니트에 전기적으로 연결되며, 선택된 배터리가 충전을 필요로 할 때를 결정하며, 상기 제어 유니트에게 재충전을 필요로 하는 상기 선택된 배터리와 상기 충전 입력을 연결할 것을 지시하는 마이크로-제어기를 포함하며,
    상기 각각의 배터리는 소프트웨어에 의하여 제어되는 다단계 배터리 충전 기술을 이용하여 거의 풀 용량으로 충전되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 다단계 배터리 충전 기술은 배터리 전압이 소정 전압 임계치를 초과할 때까지 상기 선택된 배터리에 트리클 충전을 먼저 적용하고 다음에 상기 선택된 배터리가 거의 완전한 용량으로 충전될 때까지 선택된 배터리에 고속 충전을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 다단계 배터리 충전 기술은 상기 선택된 배터리에 마무리 충전을 적용하여 상기 선택된 배터리를 완전하게 충전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  13. 범용 컴퓨팅 디바이스에서 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 프로그램은 충전 디바이스와 휴대 전화 내부 및 외부 배터리의 접속을 제어할 수 있으며, 각각의 배터리의 출력 전압을 검출하고 선택된 배터리의 출력 전압이 소정 컷-오프 전압 이하로 감소될 때를 결정함으로써 선택된 배터리가 충전을 필요로 할 때를 검출하며, 상기 프로그램은:
    a) 상기 내부 배터리의 출력 전압과 소정 컷-오프 전압을 비교하는 제 1명령 세트;
    b) 상기 내부 배터리의 출력 전압이 컷-오프 전압보다 작으면, 트리클 충전은 내부 배터리의 출력 전압이 컷-오프 전압을 초과할 때까지, 내부 배터리에 트리클 충전을 적용하는 제 2 명령 세트;
    c) 상기 내부 배터리 전압이 소정 전압 임계치를 초과할 때까지 상기 내부 배터리에 고속 충전을 적용하는 제 3 명령 세트;
    d) 상기 외부 배터리의 출력 전압과 상기 소정 컷-오프 전압을 비교하는 제 4 명령 세트;
    e) 상기 외부 배터리의 출력 전압이 상기 컷-오프 전압보다 작으면, 외부 배터리의 출력 전압이 컷-오프 전압을 초과할 때까지, 외부 배터리에 트리클 충전을 적용하는 제 5 명령 세트;
    f) 상기 외부 배터리의 출력 전압이 소정 전압 임계치를 초과할 때까지 상기 외부 배터리에 고속 충전을 적용하는 제 6 명령 세트;
    g) 상기 내부 배터리가 완전히 충전될 때까지 상기 내부 배터리에 마무리 충전을 적용하는 제 7 명령 세트; 및
    h) 상기 외부 배터리가 완전히 충전될 때까지 상기 외부 배터리에 마무리 충전을 적용하는 제 8 명령 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 프로그램은 휴대 전화의 범용 컴퓨팅 디바이스에 의하여 실행되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 프로그램은 휴대 전화의 필드 프로그래밍 게이트 어래이 디바이스에 의하여 실행되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 프로그램은 휴대 전화의 마이크로-제어기에 의하여 실행되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
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