KR20140031822A - 센서 공유 연료 게이지 - Google Patents

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KR20140031822A
KR20140031822A KR1020130106711A KR20130106711A KR20140031822A KR 20140031822 A KR20140031822 A KR 20140031822A KR 1020130106711 A KR1020130106711 A KR 1020130106711A KR 20130106711 A KR20130106711 A KR 20130106711A KR 20140031822 A KR20140031822 A KR 20140031822A
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fuel gauge
temperature
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resistor
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KR1020130106711A
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그레고리 에이. 마허
오스카 더블유. 프레이타스
트레비스 윌리엄스
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페어차일드 세미컨덕터 코포레이션
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Abstract

연료 게이지는, 미리 정해진 온도 정보를 발생하도록 구성된 저항기와, 제1 상태에서는 연료 게이지의 온도 출력에 온도 센서를 접속하고, 제2 상태에서는 연료 게이지의 온도 출력에 저항기를 접속하도록 구성된 스위치를 포함한다.

Description

센서 공유 연료 게이지{SENSOR SHARING FUEL GAUGE}
본 발명의 기술 요지는 에너지 저장 장치에 관련된 장치 및 방법을 포함하며, 보다 구체적으로는 연료 전지의 상태를 복수의 디바이스에 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
사용자가 휴대용 컴퓨팅 장치, 전기 차량, 또는 기타 무선 기기에 더욱 의존함에 따라, 배터리 또는 연료 전지의 충전 상태와 같은 이들 장치의 작동 상태가 사용자에게 점점 중요하게 되고 있다.
연료 게이지는, 미리 정해진 온도 정보를 발생하도록 구성된 저항기와, 제1 상태에서는 연료 게이지의 온도 출력에 온도 센서를 접속하고, 제2 상태에서는 연료 게이지의 온도 출력에 저항기를 접속하도록 구성된 스위치를 포함할 수 있다.
본 과제의 해결 수단 부분은 본 특허 출원의 발명의 청구 대상의 개요를 제공하기 위한 것이며, 본 발명에 대한 배타적이거나 총괄적인 설명을 제공하려는 것이 아니다. 본 특허 출원에 대한 추가의 정보는 상세한 설명에 포함되어 있다.
반드시 실척으로 도시될 필요는 없는 도면에서, 동일한 도면 부호는 상이한 도면에 있는 유사한 구성요소를 나타낼 수도 있다. 앞자리의 숫자가 상이한 도면 부호는 유사한 구성요소의 상이한 예를 나타낼 수도 있다. 이들 도면은 전반적으로 본 명세서에서 논의되는 각종 실시 형태를 제한하기 위한 것이 아니라 예로서 설명하기 위한 것이다.
도 1은 일례의 연료 게이지를 포함하는 시스템을 전반적으로 도시하는 도면이다.
휴대용 컴퓨팅 장치, 이동 전화, 전기 차량, 무선 기기 등과 같은 휴대용 전자 장치에 대한 사용자 의존도의 증가로, 사용자는 휴대용 컴퓨팅 장치의 에너지 저장 장치의 충전 상태에 대한 정확한 상태의 이점을 더욱 절실하게 알게 되었다. 다수의 휴대용 장치는 배터리, 연료 전지 등과 같은 에너지 저장 장치의 충전 상태를 나타낼 수 있는 연료 게이지를 포함한다. 에너지 저장 장치는 에너지 저장 장치에 대한 온도 정보를 제공하기 위해 더미스터(thermistor)와 같은 온도 센서를 포함하는 경우가 많다. 온도 정보는 에너지 저장 장치를 신속하게, 효율적으로 또는 적절하게 충전하거나 재충전하기 위해 충전 장치에 의해 이용될 수 있다. 에너지 저장 장치 온도 정보는 또한 에너지 저장 장치에 대한 정확한 충전 상태 정보를 판정하기 위해 연료 게이지에 의해 이용될 수 있다.
도 1은 일례의 연료 게이지(101)를 포함하는 시스템(100)을 전반적으로 도시하고 있다. 특정한 예에서, 시스템(100)은 에너지 저장 장치(예컨대, 배터리 102), 온도 센서(예컨대, 더미스터 103), 온도 센서 입력(105)을 갖는 충전 장치(104), 및 연료 게이지(101)를 포함할 수 있다. 연료 게이지(101)는 센서 입력(106), 센서 출력(107), 온도 감지 모듈(108), 및 제어 모듈(109)을 포함할 수 있다. 일례에서, 센서 입력(106)은 배터리(102)로부터 온도 정보를 수신할 수 있다. 센서 출력(107)은 온도 정보를 충전 장치(104)에 제공할 수 있다. 몇몇 예에서, 온도 감지 모듈(108)은 배터리(102)로부터의 온도 정보를 처리하고, 처리된 온도 정보를 제어 모듈(109)에 제공할 수 있다. 제어 모듈(109)은 온도 정보를 추가로 처리할 수 있고, 배터리(102)의 충전 상태에 대한 표시를 예컨대 사용자를 위한 외부 디스플레이에 제공하기 위한 디스플레이 정보를 제공할 수 있다. 특정한 예에서, 센서 입력(106)은 온도 센서(예컨대, 더미스터 103)로부터의 온도 정보를 충전 장치(104)와 같은 연료 게이지(101) 이외의 장치에 보내기 위해 센서 출력(107)에 접속될 수 있다. 특정한 예에서, 온도 센서(예컨대, 더미스터 103)는 연료 게이지(101)를 통해 충전 장치(104)에 접속될 수 있다. 이러한 실시예에서, 온도 감지 모듈(108)은 매우 높은 임피던스(예컨대, 센서 출력(107)에서의 임피던스에 비하여)를 가질 수 있으며, 이로써 센서 출력(107)에 제공되는 온도 정보를 온도 감지 모듈(108)이 크게 왜곡하지 않게 된다.
특정한 실시예에서, 연료 게이지(101)는 스위치(110)와, 저항기(111)와 같은 미리 정해진 온도 정보를 제공하도록 구성된 장치를 포함할 수 있다. 일례에서, 연료 게이지는 온도 감지 모듈(108) 및 제어 모듈(109)을 포함할 수 있다.
스위치(110)는 제1 상태에서는 센서 입력(106)을 센서 출력(107)에 접속하도록 구성되고, 제2 상태에서는 센서 출력(107)을 센서 입력(106)과 단절하도록 구성될 수 있다. 몇몇 예에서, 스위치(110)는 연료 게이지(101)에 전력이 인가되지 않을 때에는 제1 상태를 디폴트로 할 수 있다.
일례에서, 스위치(110)는 제2 상태에서는 저항기(111)를 센서 출력(107)에 접속할 수 있다. 몇몇 예에서, 스위치(110)는 센서 입력(106)을 센서 출력(107)에 접속하도록 구성된 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일례에서, 스위치(110)는 연료 게이지(101)에 전력이 인가되지 않을 때에 센서 입력(106)이 센서 출력(107)에 접속될 수 있도록 공핍 모드(depletion-mode) 트랜지스터를 포함할 수 있다.
특정한 예에서, 연료 게이지(101)는 배터리(102)의 온도 정보가 연료 게이지(101) 및 충전 장치(104) 또는 충전 장치 집적회로(IC)와 같은 충전 장치 회로와 공유되도록 할 수 있다. 몇몇 예에서, 배터리(102)의 온도 정보는 추가의 외부 장치 또는 소프트웨어 없이 연료 게이지(101)와 충전 장치(104) 간에 끊김 없이 공유될 수 있다. 특정한 예에서, 연료 게이지(101)는 하나보다 많은 온도 입력을 포함할 수 있고, 하나보다 많은 온도 입력으로부터의 온도 정보를 충전 장치(104)와 연료 게이지(101) 간에 공유할 수 있다.
특정한 예에서, 제어 모듈(109)은 센서 입력(106)에서의 온도 정보를 센서 출력(107) 및 연료 게이지(101)와 공유하도록 스위치(110)를 순환(cycle)시킬 수 있다. 몇몇 예에서, 센서 출력(107)에 접속된 충전 장치(104)는 배터리(102)를 효율적으로 또는 효과적으로 충전하기 위해 배터리 온도 정보를 이용할 수 있다. 몇몇 예에서, 연료 게이지(101)는 배터리(102)의 정확한 충전 상태 정보를 제공하기 위해 배터리 온도 정보를 이용할 수 있다.
연료 게이지(101)의 저항기(111)는 충전 프로세스의 중단을 최소화하기 위하여, 예컨대 충전 장치(104)를 위해, 미리 정해진 온도 정보를 센서 출력(107)에 일시적으로 제공하도록 센서 출력(107)에 접속될 수 있다. 특정한 예에서, 제어 모듈(109)은 스위치(110)를 미리 정해진 듀티 사이클에서 제1 상태와 제2 상태 간에 순환시킬 수 있다. 몇몇 예에서, 제1 상태에 대한 듀티 사이클은 약 50%와 약 90% 사이일 수 있다. 상위측 듀티 사이클은 센서 출력(107)에 접속된 충전 장치 회로에 가장 일관된 온도 정보를 제공할 수 있다. 하위측 듀티 사이클은 향상된 충전 상태 정보를 위해 연료 전지에 대한 더욱 일관된 온도 정보를 제공할 수 있다. 특정한 예에서, 저항기(111)는 프로그래머블 저항기(112)를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 프로그래머블 저항기(112)는 예컨대 배터리(102)의 평균 작동 온도를 대표하는 온도와 같은 특정 온도에 대응하는 온도 정보를 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 몇몇 예에서, 제어 모듈(109)은 센서 입력(106)에서 이용 가능한 온도 정보를 대표하는 온도 정보를 제공하도록 프로그래머블 저항기(112)를 프로그래밍할 수 있다. 특정한 예에서, 제어 모듈(109)은 각각의 사이클 또는 각각의 N개의 사이클에서 프로그래머블 저항기(112)의 설정을 갱신할 수 있으며, 여기서 N은 정수이다.
특정한 예에서, 제어 모듈(109)은 스위치(110)를 미리 정해진 주파수로 순환시킬 수 있다. 특정한 예에서, 주파수는 2 ㎐ 미만이어도 된다. 몇몇 예에서, 주파수는 10 ㎐ 또는 그 미만이어도 된다. 몇몇 예에서, 주파수는 10 ㎐를 초과하여도 된다. 급속한 온도 변화가 문제가 되지 않는 애플리케이션에 대해서는 작동 전력을 절감하기 위해 더 낮은 사이클 주파수가 이용될 수 있다. 시기적절한 정확한 온도 및 충전 상태 정보가 이득이 되는 애플리케이션에서는 더 높은 사이클 주파수가 이용될 수 있다.
특정한 예에서, 선택 사항으로서, 연료 게이지는 센서 입력(106)에 접속된 바이어스 저항기(113)를 포함할 수 있다. 연료 게이지(101)의 온도 감지 모듈(108)에 대한 적절한 전압 바이어스를 제공하기 위해 바이어스 저항기(113)에 바이어스 전압(VBIAS)이 인가될 수 있다. 몇몇 예에서, 바이어스 저항기(113)의 값은 예컨대 실온 또는 약 25℃와 같은 소정의 주변 온도에서 배터리 온도 센서(103)의 저항값과 동일하게 될 수 있다. 이러한 것으로 한정되지는 않지만 센서 입력(106)에 바이어스 전류를 인가하는 것을 포함한 다른 바이어스 방법이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고서도 가능하다는 것을 이해할 것이다. 특정한 예에서, 바이어스 저항기(113)는 온도 감지 모듈(108)을 포함하는 연료 게이지 집적회로의 일부분이 된다. 특정한 예에서, 바이어스 저항기(113)는 연료 게이지 집적회로의 외부에 있을 수 있다. 몇몇 예에서, 바이어스 저항기(113)는 조정 가능하다. 몇몇 예에서, 바이어스 저항기(113)는 프로그래밍 가능하다.
추가 유의 사항
실시예 1에서, 연료 게이지는, 미리 정해진 온도 정보를 발생하도록 구성된 저항기와, 제1 상태에서는 상기 연료 게이지의 온도 출력에 온도 센서를 접속하고, 제2 상태에서는 상기 온도 출력에 상기 저항기를 접속하도록 구성된 스위치를 포함할 수 있다.
실시예 2에서, 실시예 1의 상기 스위치는 상기 연료 게이지에 전력이 인가되지 않을 때에는 디폴트로 상기 제1 상태가 되도록 구성되어도 된다.
실시예 3에서, 실시예 1과 2 중의 하나 이상의 실시예의 상기 스위치는 트랜지스터를 포함하여도 된다.
실시예 4에서, 실시예 1 내지 3 중의 하나 이상의 실시예의 상기 스위치는 공핍 모드 트랜지스터를 포함하여도 된다.
실시예 5에서, 실시예 1 내지 4 중의 하나 이상의 실시예의 상기 저항기는 프로그래밍 가능한 저항기를 포함할 수 있다.
실시예 6에서, 실시예 1 내지 5 중의 하나 이상의 실시예의 상기 연료 게이지는, 상기 스위치에 접속된 입력을 갖고, 상기 온도 센서로부터 정보를 수신하도록 구성된 온도 감지 모듈을 더 포함하여도 된다.
실시예 7에서, 실시예 1 내지 6 중의 하나 이상의 실시예의 상기 연료 게이지는, 상기 온도 감지 모듈에 바이어스 전압을 제공하도록 구성된 바이어스 저항기를 더 포함하여도 된다.
실시예 8에서, 실시예 1 내지 7 중의 하나 이상의 실시예의 상기 연료 게이지는, 상기 스위치를 미리 정해진 듀티 사이클로 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 간에 순환(cycle)하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하여도 된다.
실시예 9에서, 실시예 1 내지 8 중의 하나 이상의 실시예의 상기 스위치는 상기 제2 상태에서 상기 온도 출력을 상기 온도 센서와 단절하도록 구성되어도 된다.
실시예 10에서, 연료 게이지 제어 방법은, 제1 상태에서 스위치를 이용하여 온도 센서를 연료 게이지의 온도 출력에 접속하는 단계와, 저항기를 이용하여 미리 정해진 온도 정보를 발생하는 단계와, 제2 상태에서 상기 스위치를 이용하여 상기 저항기를 상기 연료 게이지의 온도 출력에 접속하는 단계를 포함하며, 상기 연료 게이지가 상기 스위치 및 상기 저항기를 포함할 수 있다.
실시예 11에서, 실시예 1 내지 10 중의 하나 이상의 실시예의 상기 연료 게이지 제어 방법은, 상기 연료 게이지에 전력이 인가되지 않을 때에는 상기 연료 게이지의 상기 스위치를 상기 제1 상태로 하는 것을 디폴트로 하는 단계를 더 포함하여도 된다.
실시예 12에서, 실시예 1 내지 11 중의 하나 이상의 실시예의 상기 연료 게이지 제어 방법은, 상기 온도 센서로부터의 온도 정보를 온도 감지 모듈에서 수신하는 단계를 더 포함하여도 되며, 상기 연료 게이지가 상기 온도 감지 모듈을 포함할 수 있다.
실시예 13에서, 실시예 1 내지 12 중의 하나 이상의 실시예의 상기 연료 게이지 제어 방법은, 상기 스위치를 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 간에 미리 정해진 듀티 사이클로 순환시키는 단계를 더 포함하여도 된다.
실시예 14에서, 실시예 1 내지 12 중의 하나 이상의 실시예의 상기 미리 정해진 듀티 사이클은, 상기 제2 상태의 듀티 사이클의 적어도 2배인 상기 제1 상태의 듀티 사이클을 포함하여도 된다.
실시예 15에서, 실시예 1 내지 14 중의 하나 이상의 실시예의 상기 제2 상태에서 상기 스위치를 이용하여 상기 저항기를 상기 온도 출력에 접속하는 단계는, 상기 제2 상태에서 상기 스위치를 이용하여 상기 온도 출력을 상기 온도 센서와 단절시키는 단계를 포함하여도 된다.
실시예 16에서, 본 발명에 따른 시스템은 휴대용 전자 장치 및 연료 게이지를 포함할 수 있다. 상기 휴대용 전자 장치는 상기 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하도록 구성된 배터리를 포함할 수 있다. 상기 배터리는 배터리 온도 정보를 제공하도록 구성된 온도 센서를 포함할 수 있으며, 상기 배터리를 충전하도록 구성된 충전 장치가 온도 정보를 수신하도록 구성된 온도 입력을 포함한다. 상기 연료 게이지는, 미리 정해진 배터리 온도 정보를 발생하도록 구성된 저항기와, 제1 상태에서는 상기 온도 센서를 상기 온도 입력에 접속하고, 제2 상태에서는 상기 저항기를 상기 온도 입력에 접속하도록 구성된 스위치를 포함할 수 있다.
실시예 17에서, 실시예 1 내지 16 중의 하나 이상의 실시예의 상기 스위치는, 상기 연료 게이지에 전력이 인가되지 않을 때에는 디폴트로 상기 제1 상태가 되도록 구성되어도 된다.
실시예 18에서, 실시예 1 내지 17 중의 하나 이상의 실시예의 상기 스위치는 공핍 모드 트랜지스터를 포함하여도 된다.
실시예 19에서, 실시예 1 내지 18 중의 하나 이상의 실시예의 상기 연료 게이지는, 상기 스위치를 미리 정해진 듀티 사이클로 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 간에 순환시키도록 구성된 제어 모듈을 포함하여도 된다.
실시예 20에서, 실시예 1 내지 19 중의 하나 이상의 실시예의 상기 미리 정해진 듀티 사이클은, 상기 제2 상태의 듀티 사이클의 적어도 2배인 상기 제1 상태의 듀티 사이클을 포함하여도 된다.
실시예 21에서, 실시예 1 내지 20 중의 하나 이상의 실시예의 상기 스위치의 사이클의 주파수는 2 ㎐ 미만이다.
본 명세서에서는, "일" 또는 "하나의"라는 표현은, 특허 문헌에서 흔히 쓰이는 바와 같이, 다른 경우들이나 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"이라는 표현의 용법과 관계없이 하나 또는 하나 이상을 포함하도록 사용된다. 본 명세서에서는, 특별한 지시가 없는 이상 "A 또는 B"가 "A이나 B가 아닌", "B이나 A가 아닌" 및 "A 및 B"를 포함하도록, "또는"이라는 표현은 독점적이지 않은 것을 언급하도록 사용된다. 첨부된 청구범위에서, "포함하다(including)" 및 "~인(in which)"이라는 표현은 "구비하다(comprising)" 및 "~인, ~이고(wherein)"의 공통 등가물로 사용된다. 또한, 이하의 청구범위에서는, "포함하다" 및 "구비하다"라는 표현이 개방형(open-ended)의 의미를 갖는다. 즉, 청구항에서 이 표현 앞에 열거된 것 이외의 요소들을 포함하는 시스템, 장치, 물품, 또는 프로세스 또한 여전히 그 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다. 더욱이, 이하의 청구범위에서, "제1", "제2" 및 "제3" 등의 표현은 단순히 표지로서 사용되며, 그러한 대상에 대한 수적 요건을 강제하려는 의도는 아니다.
상기한 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 예컨대, 상기한 실시예가 PNP 소자에 관하여 설명되었더라도, 하나 이상의 실시예가 NPN 소자에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 전술한 실시예(또는 이러한 실시예의 하나 이상의 특징)가 서로 조합되어 이용될 수도 있다. 상기한 설명을 검토한 당업자에 의해 다른 실시형태가 이용될 수 있다. 본 명세서에 포함된 요약서는 본 명세서를 읽는 사람이 기술적인 개시 내용의 본질을 신속하게 이해할 수 있도록 하기 위하여 37 C.F.R §1.72(b)에 따라 제공된 것이다. 이 요약서는 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하기 위해 이용되지 않을 것이라는 이해를 전제로 제공된 것이다. 또한, 본 발명의 상세한 설명 부분에서는, 여러 특징을 함께 그룹으로 묶어 개시내용을 간략화하였을 수도 있다. 이것은 청구되지 않은 공개된 특징이 임의의 청구항에 필수적이라고 의도되도록 해석되지 않아야 한다. 오히려, 발명의 청구 대상은 특정한 공개 실시형태의 모든 특징보다 작게 두어도 좋다. 따라서, 이하의 청구범위는 이에 의하여 상세한 설명에 포함되는 것이며, 각각의 청구항이 개별적인 실시형태를 나타낸다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위와 함께 이러한 청구항으로 나타낸 등가 구성의 전체 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (12)

  1. 연료 게이지에 있어서,
    미리 정해진 온도 정보를 발생하도록 구성된 저항기; 및
    제1 상태에서는 상기 연료 게이지의 온도 출력에 온도 센서를 접속하고, 제2 상태에서는 상기 온도 출력에 상기 저항기를 접속하도록 구성된 스위치
    를 포함하는 연료 게이지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 연료 게이지에 전력이 인가되지 않을 때에는 디폴트로 상기 제1 상태가 되도록 구성되는, 연료 게이지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는 공핍 모드 트랜지스터를 포함하는, 연료 게이지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위치에 접속된 입력을 갖고, 상기 온도 센서로부터 정보를 수신하도록 구성된 온도 감지 모듈을 더 포함하는, 연료 게이지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 온도 감지 모듈에 바이어스 전압을 제공하도록 구성된 바이어스 저항기를 더 포함하는, 연료 게이지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스위치를 미리 정해진 듀티 사이클로 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 간에 순환(cycle)시키도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하는, 연료 게이지.
  7. 연료 게이지 제어 방법에 있어서,
    제1 상태에서 스위치를 이용하여 온도 센서를 연료 게이지의 온도 출력에 접속하는 단계;
    저항기를 이용하여 미리 정해진 온도 정보를 발생하는 단계; 및
    제2 상태에서 상기 스위치를 이용하여 상기 저항기를 상기 연료 게이지의 온도 출력에 접속하는 단계
    를 포함하며,
    상기 연료 게이지가 상기 스위치 및 상기 저항기를 포함하는,
    연료 게이지 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연료 게이지에 전력이 인가되지 않을 때에는 상기 연료 게이지의 상기 스위치를 상기 제1 상태로 하는 것을 디폴트로 하는 단계를 더 포함하는, 연료 게이지 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연료 게이지 제어 방법은, 상기 온도 센서로부터의 온도 정보를 온도 감지 모듈에서 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 연료 게이지가 상기 온도 감지 모듈을 포함하는,
    연료 게이지 제어 방법.
  10. 휴대용 전자 장치를 포함하며,
    상기 휴대용 전자 장치가,
    배터리 온도 정보를 제공하도록 구성된 온도 센서를 포함하고, 상기 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하도록 구성된 배터리;
    온도 정보를 수신하도록 구성된 온도 입력을 포함하고, 상기 배터리를 충전하도록 구성된 충전 장치; 및
    연료 게이지를 포함하며,
    상기 연료 게이지가,
    미리 정해진 배터리 온도 정보를 발생하도록 구성된 저항기와,
    제1 상태에서는 상기 온도 센서를 상기 온도 입력에 접속하고, 제2 상태에서는 상기 저항기를 상기 온도 입력에 접속하도록 구성된 스위치를 포함하는,
    시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 연료 게이지에 전력이 인가되지 않을 때에는 디폴트로 상기 제1 상태가 되도록 구성되는, 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스위치는 공핍 모드 트랜지스터를 포함하는, 시스템.
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