KR20170017600A - Portable electronic device for aging mitigating of power supply-connected batteries - Google Patents

Portable electronic device for aging mitigating of power supply-connected batteries Download PDF

Info

Publication number
KR20170017600A
KR20170017600A KR1020150111766A KR20150111766A KR20170017600A KR 20170017600 A KR20170017600 A KR 20170017600A KR 1020150111766 A KR1020150111766 A KR 1020150111766A KR 20150111766 A KR20150111766 A KR 20150111766A KR 20170017600 A KR20170017600 A KR 20170017600A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
power
electronic device
portable electronic
charge
Prior art date
Application number
KR1020150111766A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101717365B1 (en
Inventor
장래혁
김재민
Original Assignee
한국과학기술원
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원, 서울대학교산학협력단 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020150111766A priority Critical patent/KR101717365B1/en
Publication of KR20170017600A publication Critical patent/KR20170017600A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101717365B1 publication Critical patent/KR101717365B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32Means for saving power
    • G06F1/3203Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3234Power saving characterised by the action undertaken
    • H02J7/0003
    • H02J7/022
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H02J2007/0059

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The present invention provides a portable electronic device, comprising: a battery for supplying power to the portable electronic device; a battery control logic for controlling charging and discharging of the battery; a charge buffer for buffering charge; a charge buffer control logic for controlling charging and discharging of the charge buffer; and a power control module for controlling the battery control logic to block the power from being discharged from the battery and for controlling the charge buffer control logic to discharge charge stored in the charge buffer when the supply power is insufficient to the power requirement of the portable electronic device while the portable electronic device is operated by the supply power supply of an external power supply device.

Description

전원 공급 장치와 연결된 배터리의 노화 완화를 위한 휴대용 전자 장치{PORTABLE ELECTRONIC DEVICE FOR AGING MITIGATING OF POWER SUPPLY-CONNECTED BATTERIES}≪ Desc / Clms Page number 1 > PORTABLE ELECTRONIC DEVICE FOR AGING MITIGATING OF POWER SUPPLY-CONNECTED BATTERIES < RTI ID = 0.0 >

아래의 실시예들은 전원 공급 장치와 연결된 배터리의 노화 완화를 위한 휴대용 전자 장치에 관한 것이다.The following embodiments are directed to portable electronic devices for aging relief of batteries connected to a power supply.

배터리로 동작하는 휴대용 전자 장치들은 소형 스마트 폰에서 고성능 노트북 컴퓨터에 이르기까지 매우 다양하다. Battery powered portable electronic devices range from small smart phones to high-performance notebook computers.

많은 사용자들은 이러한 휴대용 전자 장치들을 대개 사무실이나 집에서 같이 세트로 판매되는 전용 충전기로 충전하여 사용하면서, 전원이 충전기로부터 공급되므로 기기에 내장된 배터리는 사용되지 않아 수명의 저하가 없을 것을 기대한다. 그러나 제조 업체는 제공하는 전원 공급 장치의 크기와 용량을 최소한 줄여서 휴대성과 비용을 절감하는 추세로 제품을 개발하고 있으며, 따라서 사용자의 기대와는 달리 적은 용량의 전원 공급 장치로는 노트북의 최대 전력 사용을 다 충족시키지 못하여 내장 배터리의 충,방전을 야기하고, 따라서 항상 전용 충전기에서 전원을 공급받으며 사용하더라도 기기에 내장된 배터리의 노화가 발생하게 된다.Many users expect that these portable electronic devices will not be degraded in service life because they are not used because the power is supplied from the charger, while the portable electronic devices are usually charged with a dedicated charger sold in sets in the office or at home. However, manufacturers are developing products with the least amount of power supply size and capacity to reduce their portability and cost, and therefore, unlike the user's expectation, a smaller capacity power supply would require a maximum power usage It causes charging and discharging of the built-in battery. Therefore, even if the battery is always supplied with power from the dedicated charger, the battery built in the device is aged.

일 실시예에 따르면, 배터리가 전원 공급 장치에 연결되어 있는 때에 배터리의 노화를 완화할 수 있다. According to one embodiment, aging of the battery can be alleviated when the battery is connected to the power supply.

일 측에 따르면, 휴대용 전자 장치는 상기 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하는 배터리; 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 제어 로직; 전하를 버퍼링하는 전하 버퍼(charge buffer); 상기 전하 버퍼의 충전 및 방전을 제어하는 전하 버퍼 제어 로직; 및 상기 휴대용 전자 장치가 외부의 전원 공급 장치(power supply)의 공급 전원에 의해 동작하는 중에 상기 공급 전원이 상기 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량에 부족한 경우, 상기 배터리로부터의 전력이 인출되는 것을 차단하도록 상기 배터리 제어 로직을 제어하고 상기 전하 버퍼에 저장된 전하를 방전하도록 상기 전하 버퍼 제어 로직을 제어하는 전력 제어 모듈을 포함한다.According to one aspect, a portable electronic device includes a battery that supplies power to the portable electronic device; Battery control logic for controlling charging and discharging of the battery; A charge buffer for buffering charges; A charge buffer control logic for controlling charge and discharge of the charge buffer; And to prevent the power from the battery from being drawn out when the power supply is insufficient for the peak power requirement of the portable electronic device while the portable electronic device is operating by the power supply of an external power supply And a power control module for controlling the battery control logic and for controlling the charge buffer control logic to discharge the charge stored in the charge buffer.

상기 전원 공급 장치의 전력 용량은 상기 휴대용 전자 장치의 평균 전력 소모량에 기초하여 설계되고, 상기 평균 전력 소모량은 상기 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량보다 작을 수 있다. The power capacity of the power supply is designed based on the average power consumption of the portable electronic device, and the average power consumption may be less than the peak power requirement of the portable electronic device.

상기 전력 제어 모듈은 상기 공급 전원이 상기 피크 전력 요구량보다 큰 경우, 상기 배터리보다 상기 전하 버퍼가 우선적으로 충전되도록 상기 전하 버퍼 제어 로직 및 상기 배터리 제어 로직을 제어할 수 있다. The power control module may control the charge buffer control logic and the battery control logic such that the charge buffer is preferentially charged more than the battery when the supply power is greater than the peak power requirement.

상기 전력 제어 모듈은 부하로 공급되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하고, 상기 측정된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공급 전원이 상기 전력 요구량에 부족한지 여부를 판단할 수 있다. The power control module may measure at least one of a voltage and a current supplied to the load and determine whether the power supply is insufficient for the power demand based on at least one of the measured voltage and the current.

상기 전하 버퍼는 전기 이중층 커패시터(electric double layer capacitors)를 포함할 수 있다. The charge buffer may comprise electric double layer capacitors.

상기 전하 버퍼의 용량은 상기 전원 공급 장치의 평균 전력 용량, 및 상기 배터리의 순간 전력 용량, 상기 피크 전력 요구량 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. The capacity of the charge buffer may be determined based on at least one of an average power capacity of the power supply unit, an instantaneous power capacity of the battery, and the peak power requirement.

상기 전하 버퍼의 용량은 상기 배터리의 평균 잔존 용량(SOC), 잔존 용량 스윙(SOC swing), 상기 잔존 용량 스윙에 대한 배터리의 건강 상태(SOH) 열화, 방전 깊이(DOD) 및 배터리 온도 중 적어도 하나에 기초한 시뮬레이션 결과에 따라 결정될 수 있다. Wherein the capacity of the charge buffer is at least one of an average remaining capacity (SOC) of a battery, a remaining capacity swing (SOC swing), a health state of a battery (SOH) deterioration with respect to the remaining capacity swing, a discharge depth (DOD) Based on the simulation results.

상기 전하 버퍼의 용량은 5mF 내지 10mF일 수 있다. The charge buffer may have a capacitance of 5 mF to 10 mF.

상기 전하 버퍼 제어 로직은 파워 컨버터(power converter)를 포함할 수 있다. The charge buffer control logic may include a power converter.

상기 휴대용 전자 장치는 상기 휴대용 전자 장치를 구동하는 프로세서; 및 상기 휴대용 전자 장치에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치의 직류 전압을 상기 프로세서를 위한 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 더 포함할 수 있다. The portable electronic device comprising: a processor for driving the portable electronic device; And a DC-DC converter that converts a DC voltage of an external power supply that supplies power to the portable electronic device to a DC voltage for the processor.

상기 전력 제어 모듈은 상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공급 전원이 상기 전력 요구량에 부족한지 여부를 판단할 수 있다. The power control module may determine whether the power supply is insufficient for the power demand based on at least one of a voltage and a current output by the DC-DC converter.

상기 프로세서는 구동 중인 프로그램에 기초하여 상기 전력 요구량을 예측하고, 상기 예측된 전력 요구량과 관련된 정보를 상기 전력 제어 모듈에 제공할 수 있다. The processor may predict the power demand based on a program being actuated and provide information to the power control module in relation to the predicted power demand.

일 측에 따르면, 휴대용 전자 장치는 상기 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하는 배터리; 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 제어 로직; 전하를 버퍼링하는 전하 버퍼; 상기 전하 버퍼의 충전 및 방전을 제어하는 전하 버퍼 제어 로직; 상기 휴대용 전자 장치를 구동하는 프로세서; 및 상기 휴대용 전자 장치에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치의 직류 전압을 상기 프로세서를 위한 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전력이 상기 휴대용 전자 장치에서 실행되는 프로그램이 요구하는 전력 요구량보다 부족한 경우, 상기 부족한 전력이 상기 배터리로부터 인출되지 않도록 상기 배터리 제어 로직 및 상기 전하 버퍼 제어 로직을 제어한다. According to one aspect, a portable electronic device includes a battery that supplies power to the portable electronic device; Battery control logic for controlling charging and discharging of the battery; A charge buffer for buffering charge; A charge buffer control logic for controlling charge and discharge of the charge buffer; A processor for driving the portable electronic device; And a DC-DC converter for converting a DC voltage of an external power supply for supplying power to the portable electronic device to a DC voltage for the processor, Controls the battery control logic and the charge buffer control logic such that the insufficient power is not drawn out of the battery when the program executed in the portable electronic device is less than the required power requirement.

상기 프로세서는 상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전력이 상기 휴대용 전자 장치에서 실행되는 프로그램이 요구하는 전력 요구량보다 부족한 경우, 상기 전하 버퍼에 저장된 전하를 방전하도록 상기 전하 버퍼 제어 로직을 제어하고, 상기 배터리로부터의 전력이 인출되는 것을 차단하도록 상기 배터리 제어 로직을 제어할 수 있다. Wherein the processor controls the charge buffer control logic to discharge the charge stored in the charge buffer when the power output by the DC-DC converter is less than a power requirement required by a program running on the portable electronic device, The battery control logic may be controlled to block power from being drawn from the battery.

상기 프로세서는 상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전력이 상기 전력 요구량보다 큰 경우, 상기 배터리보다 상기 전하 버퍼가 우선적으로 충전되도록 상기 전하 버퍼 제어 로직 및 상기 배터리 제어 로직을 제어할 수 있다. The processor may control the charge buffer control logic and the battery control logic such that the charge buffer is preferentially charged more than the battery when the power output by the DC-DC converter is greater than the power demand.

상기 전원 공급 장치의 전력 용량은 상기 휴대용 전자 장치의 평균 전력 소모량에 기초하여 설계되고, 상기 평균 전력 소모량은 상기 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량보다 작을 수 있다. The power capacity of the power supply is designed based on the average power consumption of the portable electronic device, and the average power consumption may be less than the peak power requirement of the portable electronic device.

상기 전하 버퍼는 전기 이중층 커패시터를 포함할 수 있다. The charge buffer may comprise an electric double layer capacitor.

상기 전하 버퍼의 용량은 상기 전원 공급 장치의 평균 전력 용량 및 상기 배터리의 순간 전력 용량 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. The capacity of the charge buffer may be determined based on at least one of an average power capacity of the power supply and an instantaneous power capacity of the battery.

상기 전하 버퍼의 용량은 상기 배터리의 평균 잔존 용량, 잔존 용량 스윙, 상기 잔존 용량 스윙에 대한 배터리의 건강 상태 열화, 방전 깊이 및 배터리 온도 중 적어도 하나에 기초한 시뮬레이션 결과에 따라 결정될 수 있다. The capacity of the charge buffer may be determined according to a simulation result based on at least one of an average remaining capacity of the battery, a remaining capacity swing, a health state deterioration of the battery with respect to the remaining capacity swing, a discharge depth, and a battery temperature.

상기 전하 버퍼 제어 로직은 파워 컨버터를 포함할 수 있다.The charge buffer control logic may include a power converter.

본 발명의 일 측에 따르면, 벤치마크 프로그램들(benchmark programs)을 기반으로 다양한 운영 시나리오에 의해 배터리의 노화를 정량적으로 분석 할 수 있다.According to one aspect of the present invention, battery aging can be quantitatively analyzed by various operating scenarios based on benchmark programs.

본 발명의 일 측에 따르면, 전하 버퍼(charge buffer)로서 슈퍼 커패시터(super capacitor)를 부가함으로써 배터리가 피크 전력을 공급하는 전원 공급 장치에 연결되어 있는 때에 시스템 성능의 감소 없이 배터리의 노화를 완화할 수 있다. According to one aspect of the present invention, a super capacitor is added as a charge buffer to mitigate aging of the battery without reducing system performance when the battery is connected to a power supply that supplies peak power .

도 1은 일 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성도.
도 2는 다른 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성도.
도 3는 다른 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성도.
도 4는 일 실시예에 따라 완전히 충전된 배터리에서 게임 작업 부하(gaming workload)에 대한 전류 프로파일(Current profile)을 나타낸 그래프.
도 5는 일 실시예에 따른 게임 작업 부하에 대한 전반적인 방전 프로파일(discharge profile)을 나타낸 그래프.
도 6은 일 실시예에 따라 25% 충전된 배터리에서 게임 작업 부하에 대한 배터리 잔존 용량 프로파일(Battery SOC profile)을 나타낸 그래프.
도 7은 일 실시예에 따른 배터리가 충전되는 동안의 배터리 잔존 용량 프로파일을 나타낸 그래프.
도 8은 일 실시예에 따른 배터리가 충전되는 동안의 배터리 전류 및 배터리 전압 프로파일을 나타낸 그래프.
도 9는 일 실시예에 따른 사용 프로파일(usage profile)을 나타낸 그래프.
도 10은 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량이 대략 25% 인 동안에 높은 작업 부하를 가지는 배터리 전류 프로파일을 나타낸 그래프.
도 11은 일 실시예에 따른 게임 벤치마크 프로그램을 수행하는 경우에 배터리를 대신하는 슈퍼 커패시터의 전압 프로파일을 나타낸 그래프.
도 12는 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량의 저하를 줄이기 위한 정전 용량(capacitance)의 최소량을 나타낸 그래프.
도 13은 일 실시예에 따른 게임 벤치마크 프로그램을 수행하는 때에 배터리를 대신하는 슈퍼 커패시터의 전압 프로파일을 나타낸 그래프.
1 is a configuration diagram of a portable electronic device according to an embodiment;
2 is a configuration diagram of a portable electronic device according to another embodiment;
3 is a configuration diagram of a portable electronic device according to another embodiment;
4 is a graph illustrating the current profile for gaming workload in a fully charged battery in accordance with one embodiment.
5 is a graph illustrating the overall discharge profile for a game workload according to one embodiment.
6 is a graph illustrating a battery SOC profile for a game workload in a 25% charged battery in accordance with one embodiment.
7 is a graph illustrating a battery remaining capacity profile during charging of a battery according to an embodiment.
8 is a graph illustrating battery current and battery voltage profile during charging of a battery according to one embodiment.
9 is a graph illustrating a usage profile according to one embodiment.
10 is a graph illustrating a battery current profile with a high workload while the remaining battery capacity is approximately 25% in accordance with one embodiment.
FIG. 11 is a graph showing a voltage profile of a supercapacitor in place of a battery when a game benchmark program according to an embodiment is performed. FIG.
12 is a graph showing a minimum amount of capacitance for reducing the deterioration of the remaining battery capacity according to an embodiment.
13 is a graph showing a voltage profile of a super capacitor replacing a battery when performing a game benchmark program according to an embodiment;

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the embodiments, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the embodiments may be unnecessarily blurred.

휴대용 전자 장치의 전력 요구량에 비해 적은 용량의 전원 공급 장치를 사용하는 경우, 전원 공급 장치와 연결된 휴대용 전자 장치의 배터리는 노화에 노출될 수 있다. 휴대용 전자 장치가 높은 전력 수요를 필요로 하는 경우, 전원 공급 장치가 이러한 높은 전력 수요를 충족시킬 수 없게 되므로 추가적인 전원이 배터리로부터 인출(draw)된다. 이것이 배터리의 노화를 증가시킨다. When a power supply with a smaller capacity than the power requirement of a portable electronic device is used, the battery of the portable electronic device connected to the power supply can be exposed to aging. If the portable electronic device requires a high power demand, the power supply will not be able to meet this high power demand, so that additional power draws from the battery. This increases the aging of the battery.

예를 들어, 전원 공급 장치의 공급 전원과 축적된 요소 전력(accumulated component power) 간의 부족분(shortfall)이 4W라고 하자. 배터리가 통상의 사용 조건 하에서 불충분한 규모의 전원 공급 장치에 접속되는 경우, 노화는 심각하게 되고, 배터리의 저장 수명(shelf lifetime)은 감소될 수 있다. 여기서, 저장 수명(shelf lifetime)은 '저장 기간(Shelf life)'이라고도 부를 수 있다. 저장 기간은 배터리에 저장되었으나, 사용되지 않은 배터리의 전력이 초기 배터리의 전체 용량의 80%까지 소멸(fade)하는 데에 걸리는 시간을 의미한다. For example, let's say that the shortfall between the power supply and the accumulated component power is 4W. If the battery is connected to an insufficient power supply under normal usage conditions, the aging becomes serious and the shelf lifetime of the battery may be reduced. Here, the shelf lifetime may be called a 'shelf life'. The storage period refers to the time it takes for the power of an unused battery to be stored in the battery but to fade to 80% of the total capacity of the initial battery.

일 실시예에서는 전하 버퍼로서 슈퍼 커패시터를 이용하여 배터리의 부담을 줄임으로써 휴대용 전자 장치가 전원 공급 장치에 연결되어 있는 때에 배터리의 노화를 완화할 수 있다. In one embodiment, by using a supercapacitor as a charge buffer to reduce the burden on the battery, it is possible to alleviate aging of the battery when the portable electronic device is connected to the power supply.

배터리의 노화를 완화하기 위해, 일 실시예에서는 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량보다 작은 공급 전원을 가지는 전원 공급 장치를 가지는 휴대용 전자 장치를 고려할 수 있다. 휴대용 전자 장치의 최대 전위 소비 전력(maximum potential power consumption)은 휴대용 전자 장치의 사양(specification)에 의해 추정되고, 추정된 최대 전위 소비 전력과 전원 공급 장치의 전력을 비교함으로써 배터리의 노화 여부가 결정될 수 있다. To alleviate aging of the battery, a portable electronic device having a power supply having a supply power less than the peak power requirement of the portable electronic device in one embodiment may be considered. The maximum potential power consumption of a portable electronic device is estimated by the specification of the portable electronic device and the aging of the battery can be determined by comparing the estimated maximum potential power consumption with the power of the power supply have.

휴대용 전자 장치는 여러 가지 벤치마크 프로그램들이 실행되는 동안에 내장된 배터리의 전류 변화를 측정할 수 있다. 다양한 상황에서의 배터리 노화를 살펴보기 위해 다양한 대표 사용 시나리오들이 생성될 수 있다.The portable electronic device can measure the current change of the built-in battery while various benchmark programs are being executed. Various representative usage scenarios can be created to look at battery aging in various situations.

잔존 용량(State of charge, SOC) 스윙과 평균 잔존 용량(average SOC)에 기초한 배터리 노화 모델에 의해 배터리 충전 프로파일 또는 배터리 방전 프로파일이 배터리 노화로 변환될 수 있다. The battery charging profile or the battery discharge profile can be converted to battery aging by a battery aging model based on the state of charge (SOC) swing and the average remaining capacity (average SOC).

휴대용 전자 장치가 전원 공급 장치에 의해 동작하는 동안 슈퍼 커패시터의 용량에 따른 영향을 실험한 결과, 10 mF, 1 mF, 0.1 mF 의 슈퍼 커패시터가 배터리의 노화를 각각 68.6 %, 55.1 %, 4.6 % 로 감소시킴을 알 수 있었다. 일 실시예에서는 적절한 용량의 슈퍼 커패시터에 의해 전하를 버퍼링 함으로써 노화로부터 배터리를 보호하는 휴대용 전자 장치를 위한 전원 공급 장치의 크기 또한 줄일 수 있다.While the portable electronic devices were operated by the power supply, the influence of the capacity of the supercapacitor was investigated. As a result, the supercapacitors of 10 mF, 1 mF, and 0.1 mF showed battery aging of 68.6%, 55.1% and 4.6% Respectively. In one embodiment, the size of the power supply for a portable electronic device that protects the battery from aging can also be reduced by buffering the charge by an appropriately sized supercapacitor.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에 연결된 배터리의 노화 완화를 위한 휴대용 전자 장치의 구성을 살펴본다. Hereinafter, a configuration of a portable electronic device for alleviating aging of a battery connected to a power supply device according to an embodiment will be described with reference to FIG. 1 to FIG.

도 1은 일 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a portable electronic device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 휴대용 전자 장치(100)는 전하 버퍼 제어 로직(110), 전하 버퍼(120), 배터리 제어 로직(130), 배터리(140) 및 전력 제어 모듈(160)을 포함한다. 휴대용 전자 장치(100)는 예를 들어, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트 폰 등을 포함할 수 있다. 도 1에서 표시된 점선은 전력 제어 모듈(160)과 주고 받는 신호(또는 제어 신호)로 이해될 수 있다. 1, a portable electronic device 100 according to one embodiment includes a charge buffer control logic 110, a charge buffer 120, a battery control logic 130, a battery 140, and a power control module 160, . The portable electronic device 100 may include, for example, a laptop computer, a notebook computer, a smart phone, and the like. 1 may be understood as a signal (or a control signal) to be exchanged with the power control module 160.

전하 버퍼 제어 로직(110), 전하 버퍼(120), 배터리 제어 로직(130), 및 배터리(140)는 부하(load)(150)와 함께 DC 버스(170)를 통해 서로 연결될 수 있다. The charge buffer control logic 110, the charge buffer 120, the battery control logic 130, and the battery 140 may be coupled together via a DC bus 170 with a load 150.

전하 버퍼 제어 로직(110)은 전하 버퍼(120)의 충전 및 방전을 제어한다. 전하 버퍼 제어 로직(110)은 파워 컨버터(power converter)를 포함할 수 있다. The charge buffer control logic 110 controls the charging and discharging of the charge buffer 120. The charge buffer control logic 110 may comprise a power converter.

전하 버퍼(120)는 전하를 버퍼링한다. 전하 버퍼(120)는 예를 들어, 전기 이중층 커패시터(electric double layer capacitors), 다시 말해, 슈퍼 커패시터(super capacitor)를 포함할 수 있다. 또는, 전하 버퍼(120)는 전해 콘덴서(electrolytic capacitors)일 수 있다. The charge buffer 120 buffers the charge. The charge buffer 120 may comprise, for example, electric double layer capacitors, i. E., A super capacitor. Alternatively, the charge buffer 120 may be an electrolytic capacitors.

전하 버퍼(120)의 용량은 전원 공급 장치(50)의 평균 전력 용량 배터리(140)의 순간 전력 용량, 및 휴대용 전자 장치(100)의 피크 전력 요구량 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 전원 공급 장치(50)의 평균 전력 용량은 전원 공급 장치(50)가 평균적으로 공급 가능한 전력 용량으로 이해될 수 있다. 배터리(140)의 순간 전력 용량은 미리 정해진 반응 시간 내에 배터리(140)로부터 출력 가능한 전력의 양으로 이해될 수 있다. The capacity of the charge buffer 120 may be determined based on at least one of the instantaneous power capacity of the average power capacity battery 140 of the power supply 50 and the peak power demand of the portable electronic device 100. [ The average power capacity of the power supply 50 can be understood as the power capacity that the power supply 50 can supply on average. The instantaneous power capacity of the battery 140 can be understood as the amount of power that can be output from the battery 140 within a predetermined reaction time.

전하 버퍼(120)의 용량은 배터리(140)의 평균 잔존 용량, 잔존 용량 스윙, 잔존 용량 스윙에 대한 배터리의 건강 상태(State Of Health; SOH) 열화, 방전 깊이(Depth Of Discharge; DOD) 및 배터리 온도 중 적어도 하나에 기초한 시뮬레이션 결과에 따라 결정될 수 있다. 배터리(140)의 잔존 용량은 배터리(140)에서 가능한 충전량과 재충전된 배터리(140)의 최대 가능 충전량의 비율로 이해될 수 있다. 잔존 용량은 예를 들어, 배터리 용량이 가득 찼을 때를 100%로, 배터리 용량이 다했을 때를 0%로 표현할 수 있다. 방전 깊이는 배터리의 잔존 용량의 대체 척도이다. 전하 버퍼(120)의 (정전) 용량은 예를 들어, 5mF 내지 10mF 일 수 있다. The capacity of the charge buffer 120 is determined by the average remaining capacity of the battery 140, the remaining capacity swing, the deterioration of the state of health (SOH) of the battery with respect to the remaining capacity swing, the Depth of Discharge (DOD) ≪ RTI ID = 0.0 > temperature. ≪ / RTI > The remaining capacity of the battery 140 can be understood as the ratio of the available charging capacity of the battery 140 to the maximum available charging capacity of the recharged battery 140. [ The remaining capacity can be expressed as, for example, 100% when the battery capacity is full, and 0% when the battery capacity is exhausted. The discharge depth is an alternative measure of the remaining capacity of the battery. The (electrostatic) capacitance of the charge buffer 120 may be, for example, 5 mF to 10 mF.

배터리 제어 로직(130)은 배터리의 충전 및 방전을 제어한다. The battery control logic 130 controls the charging and discharging of the battery.

배터리(140)는 휴대용 전자 장치(100)에 전력을 공급한다. 배터리(140)는 리튬 이온 배터리일 수 있다. The battery 140 supplies power to the portable electronic device 100. The battery 140 may be a lithium ion battery.

전력 제어 모듈(160)은 휴대용 전자 장치(100)가 외부의 전원 공급 장치(power supply)(50)의 공급 전원에 의해 동작하는 중에 공급 전원이 휴대용 전자 장치(100)의 피크 전력 요구량에 부족한 경우, 배터리(140)로부터 전력이 인출되는 것을 차단하도록 배터리 제어 로직(130)을 제어한다. 또한, 전력 제어 모듈(160)은 전하 버퍼(120)에 저장된 전하를 방전하도록 전하 버퍼 제어 로직(110)을 제어한다. The power control module 160 determines that the portable electronic device 100 is operated by the power supply 50 of the external power supply 50 and the power supply is insufficient for the peak power requirement of the portable electronic device 100 , And controls the battery control logic 130 to block power from being drawn from the battery 140. The power control module 160 also controls the charge buffer control logic 110 to discharge the charge stored in the charge buffer 120.

전원 공급 장치(50)의 전력 용량은 휴대용 전자 장치(100)의 평균 전력 소모량에 기초하여 설계될 수 있다. 휴대용 전자 장치(100)의 평균 전력 소모량은 휴대용 전자 장치(100)의 피크 전력 요구량보다 작을 수 있다. The power capacity of the power supply 50 may be designed based on the average power consumption of the portable electronic device 100. [ The average power consumption of the portable electronic device 100 may be less than the peak power requirement of the portable electronic device 100. [

전력 제어 모듈(160)은 전원 공급 장치(50)의 공급 전원이 휴대용 전자 장치(100)의 피크 전력 요구량보다 큰 경우, 배터리(140)보다 전하 버퍼(120)가 우선적으로 충전되도록 전하 버퍼 제어 로직(110) 및 배터리 제어 로직(130)을 제어할 수 있다. The power control module 160 may control the charge buffer 120 to be charged prior to the battery 140 if the power supply of the power supply 50 is greater than the peak power requirement of the portable electronic device 100. [ Lt; RTI ID = 0.0 > 110 < / RTI >

전력 제어 모듈(160)은 부하(150)로 공급되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하고, 측정된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기초하여 전원 공급 장치(50)의 공급 전원이 휴대용 전자 장치(100)의 피크 전력 요구량에 부족한지 여부를 판단할 수 있다. 부하(150)는 예를 들어, 전기 회로(electronic circuits) 일 수 있다. The power control module 160 measures at least one of voltage and current supplied to the load 150 and determines whether the power supply of the power supply 50 is on the basis of at least one of the measured voltage and the current, It is possible to judge whether or not the peak power demand of the mobile station is insufficient. The load 150 may be, for example, electronic circuits.

도 2는 다른 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a portable electronic device according to another embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 휴대용 전자 장치(200)는 전하 버퍼 제어 로직(210), 전하 버퍼(220), 배터리 제어 로직(230), 배터리(240), DC-DC 컨버터(250), 프로세서(260) 및 전력 제어 모듈(270)을 포함한다.2, a portable electronic device 200 according to one embodiment includes a charge buffer control logic 210, a charge buffer 220, a battery control logic 230, a battery 240, a DC-DC converter 250 A processor 260, and a power control module 270. [

전하 버퍼 제어 로직(210), 전하 버퍼(220), 배터리 제어 로직(230), 배터리(240), DC-DC 컨버터(250), 및 프로세서(260)는 DC 버스(280)를 통해 서로 연결될 수 있다.The charge buffer control logic 210, the charge buffer 220, the battery control logic 230, the battery 240, the DC-DC converter 250, and the processor 260 may be coupled together via a DC bus 280 have.

전하 버퍼 제어 로직(210), 전하 버퍼(220), 배터리 제어 로직(230), 배터리(240) 및 전력 제어 모듈(270)의 동작은 도 1의 전하 버퍼 제어 로직(110), 전하 버퍼(120), 배터리 제어 로직(130), 배터리(140), 및 전력 제어 모듈(160)의 동작과 동일하므로 도 1의 설명을 참고하기로 하고, 아래에서는 차이가 있는 동작에 대하여만 설명한다. The operation of the charge buffer control logic 210, the charge buffer 220, the battery control logic 230, the battery 240 and the power control module 270 are similar to those of the charge buffer control logic 110, charge buffer 120 ), The battery control logic 130, the battery 140, and the power control module 160, and therefore, the description of FIG. 1 will be referred to.

DC-DC 컨버터(250)는 휴대용 전자 장치(200)에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치(50)의 직류 전압을 프로세서(260)를 위한 직류 전압으로 변환할 수 있다. The DC-DC converter 250 may convert the DC voltage of the external power supply 50 that supplies power to the portable electronic device 200 to a DC voltage for the processor 260.

프로세서(260)는 휴대용 전자 장치(200)를 구동한다. 프로세서(260)는 휴대용 전자 장치(200)에서 예를 들어, 게임 또는 오피스 등과 같은 다양한 어플리케이션 프로그램들을 구동할 수 있다. 프로세서(260)는 구동 중인 프로그램에 기초하여 휴대용 전자 장치(200)의 전력 요구량을 예측하고, 예측된 전력 요구량과 관련된 정보를 전력 제어 모듈(270)에 제공할 수 있다. The processor 260 drives the portable electronic device 200. The processor 260 may drive various application programs, such as, for example, a game or an office, in the portable electronic device 200. The processor 260 may predict the power demand of the portable electronic device 200 based on the program being driven and may provide the power control module 270 with information related to the predicted power demand.

전력 제어 모듈(270)은 DC-DC 컨버터(250)에 의하여 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기초하여 전원 공급 장치(50)의 공급 전원이 휴대용 전자 장치(200)의 (예측된) 전력 요구량에 부족한지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 전원 공급 장치(50)의 공급 전원이 휴대용 전자 장치(200)의 전력 요구량에 부족한 경우, 전력 제어 모듈(270)은 배터리(240)로부터 전력이 인출되는 것을 차단하도록 배터리 제어 로직(230)을 제어하고 전하 버퍼(220)에 저장된 전하를 방전하도록 전하 버퍼 제어 로직(210)을 제어할 수 있다. The power control module 270 determines whether the power supply of the power supply 50 is in the power demand of the portable electronic device 200 based on at least one of the voltage and the current output by the DC- It is possible to judge whether or not it is insufficient. The power control module 270 controls the battery control logic 230 to prevent the power from being drawn from the battery 240 when the power supply of the power supply 50 is insufficient for the power demand of the portable electronic device 200. [ And to control the charge buffer control logic 210 to discharge the charge stored in the charge buffer 220. [

도 3는 다른 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a portable electronic device according to another embodiment.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 휴대용 전자 장치(300)는 전하 버퍼 제어 로직(310), 전하 버퍼(320), 배터리 제어 로직(330), 배터리(340), DC-DC 컨버터(350), 및 프로세서(360)를 포함한다.3, a portable electronic device 300 according to one embodiment includes a charge buffer control logic 310, a charge buffer 320, a battery control logic 330, a battery 340, a DC-DC converter 350 ), And a processor 360.

전하 버퍼 제어 로직(310), 전하 버퍼(320), 배터리 제어 로직(330), 배터리(340), DC-DC 컨버터(350), 및 프로세서(360)는 DC 버스(370)를 통해 서로 연결될 수 있다.The charge buffer control logic 310, the charge buffer 320, the battery control logic 330, the battery 340, the DC-DC converter 350, and the processor 360 may be coupled together via a DC bus 370 have.

전하 버퍼 제어 로직(310), 전하 버퍼(320), 배터리 제어 로직(330), 배터리(340), DC-DC 컨버터(350)의 동작은 도 2에 도시된 전하 버퍼 제어 로직(210), 전하 버퍼(220), 배터리 제어 로직(230), 배터리(240), DC-DC 컨버터(250)의 동작과 동일하므로 해당 부분의 설명을 참고하기로 한다. The operation of the charge buffer control logic 310, the charge buffer 320, the battery control logic 330, the battery 340 and the DC-DC converter 350 are similar to those of the charge buffer control logic 210, The operation of the buffer 220, the battery control logic 230, the battery 240, and the DC-DC converter 250 will be described.

프로세서(360)는 휴대용 전자 장치(300)를 구동한다. 프로세서(360)는 DC-DC 컨버터(350)에 의하여 출력되는 전력이 휴대용 전자 장치(300)에서 실행되는 프로그램이 요구하는 전력 요구량보다 부족한 경우, 부족한 전력이 배터리(340)로부터 인출되지 않도록 배터리 제어 로직(330) 및 전하 버퍼 제어 로직(310)을 제어할 수 있다. The processor 360 drives the portable electronic device 300. The processor 360 may determine that the power output by the DC-DC converter 350 is less than the power requirement required by the program running on the portable electronic device 300, Logic < / RTI > 330 and charge buffer control logic 310. < RTI ID = 0.0 >

프로세서(360)는 DC-DC 컨버터(350)에 의하여 출력되는 전력이 휴대용 전자 장치(300)에서 실행되는 프로그램이 요구하는 전력 요구량보다 부족한 경우, 전하 버퍼(320)에 저장된 전하를 방전하도록 전하 버퍼 제어 로직(310)을 제어하고, 배터리(340)로부터의 전력이 인출되는 것을 차단하도록 배터리 제어 로직(330)을 제어할 수 있다. The processor 360 may control the charge buffer 320 to discharge the charge stored in the charge buffer 320 if the power output by the DC-DC converter 350 is less than the amount of power required by the program running on the portable electronic device 300. [ Control logic 310 and control battery control logic 330 to block power from battery 340 from being drawn.

프로세서(360)는 DC-DC 컨버터(350)에 의하여 출력되는 전력이 휴대용 전자 장치(300)의 전력 요구량보다 큰 경우, 배터리(340)보다 전하 버퍼(320)가 우선적으로 충전되도록 전하 버퍼 제어 로직(310) 및 배터리 제어 로직(330)을 제어할 수 있다. The processor 360 may be configured to control the charge buffer 320 to be charged prior to the battery 340 if the power output by the DC-DC converter 350 is greater than the power requirement of the portable electronic device 300. [ Lt; RTI ID = 0.0 > 310 < / RTI >

전원 공급 장치(50)의 전력 용량은 휴대용 전자 장치(300)의 평균 전력 소모량에 기초하여 설계되고, 평균 전력 소모량은 휴대용 전자 장치(300)의 피크 전력 요구량보다 작을 수 있다. The power capacity of the power supply 50 may be designed based on the average power consumption of the portable electronic device 300 and the average power consumption may be less than the peak power demand of the portable electronic device 300. [

이하에서는 배터리 노화를 완화하기 위한 방법을 휴대용 전자 장치 중 하나인 노트북 컴퓨터를 예로 들어 살펴본다. Hereinafter, a method for alleviating battery aging will be described as an example of a notebook computer, which is one of portable electronic devices.

배터리 노화 완화 방법How to ease battery aging

적은 용량의전원 공급 장치, 다시 말해, 공급 전원이 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량에 부족한 전원 공급 장치로 인한 배터리 노화를 완화하기 위해, 노트북 컴퓨터의 프로세서 또는 전력 제어 모듈은 외부의 전원 공급 장치에 의해 동작되는 동안에 배터리의 충전 전류 및 방전 전류를 식별할 수 있다. In order to mitigate battery aging due to a small capacity power supply, i. E., A power supply where the power supply is insufficient for the peak power requirement of the portable electronic device, the processor or power control module of the notebook computer is powered by an external power supply The charging current and discharging current of the battery can be identified during operation.

일 실시예에서는 사용 시나리오를 설정하고, 사용 시나리오에 대응되는 적절한 작업 부하(workloads)를 선택할 수 있다. 배터리의 전류(충전 전류 및 방전 전류)는 작업 부하가 실행되고, 노트북이 전원 공급 장치에 연결되어 있는 상태에서 측정될 수 있다. In one embodiment, usage scenarios can be set up and appropriate workloads corresponding to usage scenarios can be selected. The battery currents (charge current and discharge current) can be measured while the workload is running and the notebook is connected to the power supply.

예를 들어, 배터리의 건강 상태(SOH) 열화와 같은 배터리의 노화는 배터리 전류 프로파일을 사용하여 식별될 수 있다. 여기서, 배터리의 건강 상태(SOH)는 배터리 사양과 관련된 배터리의 상태를 나타낸다. 배터리의 상태는 배터리의 용량 저하(capacity degradation) 상태로 이해될 수 있다. 용량 저하는 배터리의 수명 감소를 초래한다. 사용하지 않은 배터리의 기대 수명에 대비한 남은 수명의 비율은 배터리의 건강 상태(SOH)의 척도로 사용될 수 있다. For example, battery aging such as battery health state (SOH) deterioration can be identified using a battery current profile. Here, the health state SOH of the battery indicates the state of the battery associated with the battery specification. The state of the battery can be understood as a state of capacity degradation of the battery. A drop in capacity results in a reduction in the life of the battery. The percentage of remaining life relative to the expected life of an unused battery can be used as a measure of the health state of the battery (SOH).

일반적인 배터리의 건강 상태(SOH) 열화 모델은 주기적인 충전 및 방전 순서만을 고려한다. 일 실시예에서는 배터리 전류 프로파일의 시계열(time series)을 통계 데이터(statistical data)로 변환할 수 있다. 이것은 배터리의 평균 잔존 용량(average SOC) 및 잔존 용량 스윙(SOC swing)이 시간에 따라 변화하지 않음을 의미한다. 잔존 용량(SOC)은 재충전된 배터리(recharged battery)의 최대 가능한 충전량에 대한 배터리의 가능 충전량의 비율로 이해될 수 있다. A general battery health state (SOH) degradation model considers only the periodic charging and discharging sequence. In one embodiment, the time series of the battery current profile may be converted to statistical data. This means that the average remaining capacity (average SOC) of the battery and the remaining capacity swing (SOC swing) do not change with time. The remaining capacity SOC can be understood as a ratio of the available charge amount of the battery to the maximum possible charge amount of the recharged battery.

일 실시예에서 배터리의 노화는 통계 데이터와 건강 상태(SOH) 열화 모델로부터 추정될 수 있다. 이하에서는 전하 버퍼로서 사용되는 슈퍼 커패시터의 용량을 결정하고, 슈퍼 커패시터의 용량에 대비한 배터리 노화의 완화 비율을 살펴보기에 앞서, 배터리 노화와 관련된 연구들을 살펴본다. In one embodiment, battery aging can be estimated from statistical data and health state (SOH) degradation models. Hereinafter, the study of battery aging will be described before determining the capacity of the super capacitor used as the charge buffer and examining the relaxation ratio of the battery aging against the capacity of the supercapacitor.

관련 연구related research

배터리 노화는 서로 다른 설정 상황들에 있는 배터리들에 대해 연구될 수 있다. 배터리는 사용하고 있지 않은 경우에도 일정 노화(calendar aging)에 노출될 수 있다. 일정 노화는 예를 들어, 저장된 배터리의 잔존 용량(SOC) 및 환경 온도와 같은 배터리의 보관 조건에 따라 달라질 수 있다. Battery aging can be studied for batteries in different configuration situations. Batteries can be exposed to calendar aging even when they are not in use. The constant aging may vary depending on, for example, the storage conditions of the battery such as the remaining capacity (SOC) of the stored battery and the environmental temperature.

사용 중인 배터리를 고려하면, 서로 다른 방전 C-rates에 대한 배터리 노화의 종속성이 연구되고 있다. 추가적인 온도 영향이 고려되는 경우, 방전은 C-rate를 대신하여, 평균 잔존 용량 및 잔존 용량 스윙에 의해 표현될 수 있다. Considering the battery in use, the dependency of battery aging on different discharge C-rates is being studied. If additional temperature effects are considered, the discharge can be represented by an average remaining capacity and a remaining capacity swing instead of the C-rate.

배터리 열화를 예측하기 위해 경험적 데이터 모델이 이용될 수 있다. An empirical data model can be used to predict battery degradation.

노트북 컴퓨터가 전원 공급 장치에 연결된 상태에서 배터리의 전류가 측정된 후, 전류 프로파일이 (배터리) 노화 모델에 적용되고, 배터리 수명의 열화가 유도될 수 있다. 노화 모델은 반복적으로 이용될 수 있다. 노화 모델은 예를 들어, 잔존 용량 스윙(SOC swing)에 대한 건강 상태(SOH) 열화, 평균 잔존 용량(average SOC) 및 배터리 온도 등과 관련될 수 있다. After the current of the battery is measured while the notebook computer is connected to the power supply, the current profile may be applied to the (aging) battery model and deterioration of the battery life may be induced. The aging model can be used repeatedly. The aging model may relate, for example, to health state (SOH) degradation, average SOC and battery temperature, etc., for a remaining capacity swing (SOC swing).

벤치마크 프로그램에 의한 테스트부터 측정된 시계열 프로파일은 임의의 배터리 잔존 용량과 충, 방전의 혼합된 사이클을 가질 수 있다. 따라서, 시계열 프로파일은 아래의 <수학식 1>과 같이 평균 잔존 용량(average SOC)(

Figure pat00001
), 및 평균 잔존 용량(average SOC)으로부터 유도된 정규화 편차 (
Figure pat00002
)로 변환될 수 있다. From the test by the benchmark program, the measured time series profile can have any remaining battery capacity and mixed cycles of charging and discharging. Therefore, the time-series profile can be expressed by the following equation (1): average SOC (average SOC)
Figure pat00001
), And a normalization deviation derived from average SOC (average SOC)
Figure pat00002
). &Lt; / RTI >

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서,

Figure pat00004
은 충전 및 방전되는 배터리의 m 번째 시간 간격(time interval)의 지속 시간(duration)이고,
Figure pat00005
는 모든 간격들의 총 지속 시간이다. here,
Figure pat00004
Is the duration of the m &lt; th &gt; time interval of the battery to be charged and discharged,
Figure pat00005
Is the total duration of all intervals.

아래의 <수학식 2>와 같이 표현되는 처리량 싸이클 N의 유효 개수는 마이크로싸이클(microcycles)로 다루어질 수 있다.The effective number of throughput cycles N expressed as Equation (2) below can be treated as microcycles.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서,

Figure pat00007
는 배터리의 정격 충전 용량(nominal charge capacity)이고, i(t)는 시간 t일 때 배터리에서 흐르는 충/방전 전류를 나타낸다. here,
Figure pat00007
Is the nominal charge capacity of the battery, and i (t) is the charge / discharge current flowing in the battery at time t.

잔존 용량 스윙(SOC swing) 및 처리량(throughput)을 설명하는 사이클에 있어서 수명 파라미터의 증가(increment)(L1)는 아래의 <수학식 3>과 같이 주어질 수 있다.An increment (L 1 ) of the lifetime parameter in a cycle describing the remaining capacity swing (SOC swing) and throughput can be given by Equation (3) below.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서,

Figure pat00009
은 싸이클(cycle)의 시간(초)이고,
Figure pat00010
는 25℃ 및 50% 잔존 용량(SOC)에서 80%의 용량(capacity)에 대한 기대 예상 수명(expected shelf life)(초)이다.
Figure pat00011
는 25℃ 인 기준 배터리 온도(reference battery temperature)이고,
Figure pat00012
는 처리량(throughput)의 상수 계수이며,
Figure pat00013
는 방전 깊이(depth of discharge; DOD)를 위한 상수 지수(constant exponent)이다.
Figure pat00014
는 30℃의 상수 값으로 설정한 배터리 온도이다. here,
Figure pat00009
Is the time (in seconds) of the cycle,
Figure pat00010
Is the expected shelf life (in seconds) for a capacity of 80% at 25 ° C and a 50% residual capacity (SOC).
Figure pat00011
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 25 C, &lt; / RTI &gt;
Figure pat00012
Is a constant coefficient of throughput,
Figure pat00013
Is a constant exponent for the depth of discharge (DOD).
Figure pat00014
Is a battery temperature set at a constant value of 30 ° C.

방전 깊이(DOD)는 배터리 잔존 용량(SOC)의 대체 척도이다. 방전 깊이 1 (또는 100%)는 완전히 방전된 배터리(잔존 용량이 0%인 배터리)를 나타내고, 방전 깊이 0 (또는 0%)는 완전히 충전된 배터리(잔존 용량이 100% 인 배터리)를 나타낸다. 일반적으로 배터리를 표시된 용량만큼 사용한 뒤에도 약간 더 사용할 수 있기 때문에, 방전 깊이는 100%를 넘어설 수 있다. 이러한 상황을 잔존 용량으로는 표현할 수 없기 때문에, 방전 깊이를 사용함으로써 배터리의 잔존 용량을 보다 명확하게 표현할 수 있다. The discharge depth (DOD) is an alternative measure of the remaining battery capacity (SOC). The discharge depth 1 (or 100%) represents a fully discharged battery (a battery with a remaining capacity of 0%) and the discharge depth 0 (or 0%) represents a fully charged battery (a battery with a remaining capacity of 100%). In general, the discharge depth can exceed 100%, as the battery can be used a little more after the indicated capacity has been used. Since this situation can not be expressed as the remaining capacity, the remaining capacity of the battery can be expressed more clearly by using the discharge depth.

평균 잔존 용량(average SOC) 및 리튬 이온 농도의 감소를 나타내는 수명 파라미터의 증가(L2)는 아래의 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.The average SOC and the increase (L 2 ) of the lifetime parameter indicating the decrease in the lithium ion concentration can be expressed by Equation (4) below.

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서,

Figure pat00016
는 평균 잔존 용량(average SOC)에 대한 상수 계수이다. here,
Figure pat00016
Is a constant coefficient for the average remaining capacity (average SOC).

배터리를 사용하는 동안에

Figure pat00017
에 대한 노화의 증가는 아래의 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다. While using the battery
Figure pat00017
Can be expressed as Equation (5) below. &Quot; (5) &quot;

Figure pat00018
Figure pat00018

여기서,

Figure pat00019
는 온도가 매 10℃씩 증가함에 따른 붕괴율(decay rate)의 두 배이다. here,
Figure pat00019
Is twice the decay rate as the temperature increases by every 10 ° C.

노화 모델은 배터리의 유휴 시간(idle times)을 고려하는 데까지 확장될 수 있다. The aging model can be extended to account for the idle times of the battery.

유휴 시간 동안에 배터리는 사용되지 않고, 평균 잔존 용량(average SOC) 및 잔존 용량 스윙(SOC swing)으로 인한 노화의 증가도 발생하지 않는다. 따라서, 유휴 시간 동안에는 일정 노화만이 고려될 수 있다. The battery is not used during the idle time, nor does the increase in aging due to the average SOC and the SOC swing occur. Therefore, only certain aging can be considered during idle time.

배터리의 유휴 시간에 대한 수명 파라미터는 아래의 <수학식 6>에 의해 계산될 수 있다.The lifetime parameter for the idle time of the battery can be calculated by Equation (6) below.

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서,

Figure pat00021
은 유휴 시간의 총량을 나타내고,
Figure pat00022
는 예를 들어, 15년으로 추정되는 저장 수명(shelf life)이다. here,
Figure pat00021
Represents the total amount of idle time,
Figure pat00022
For example, is a shelf life estimated at 15 years.

유휴 시간 동안의

Figure pat00023
에 대한 노화량은 아래의 <수학식 7>과 같이 주어질 수 있다. During idle time
Figure pat00023
Can be given by Equation (7) below. &Lt; EMI ID = 7.0 >

Figure pat00024
Figure pat00024

활성(active) 또는 유휴(idle)와 같은 배터리 사용에 따라, 수명 파라미터(L)은 아래의 <수학식 8>과 같이

Figure pat00025
또는
Figure pat00026
에 의해 증가될 수 있다. Depending on the use of a battery such as active or idle, the lifetime parameter L may be expressed as Equation (8) below
Figure pat00025
or
Figure pat00026
Lt; / RTI &gt;

Figure pat00027
Figure pat00027

수명 파라미터(L)의 이전 값(L1)에 대한 L2의 종속성으로 인해, 노화 모델에서는 시퀀스(sequence)의 시간적 순서(chronological order)가 중요하다. 수명 파라미터(L)은 [0,1] 범위의 값을 가질 수 있다. 여기서, 0은 새 배터리를 의미하고, 1은 남은 용량이 없는 배터리를 의미한다. Due to the dependence of L 2 on the previous value (L 1 ) of the life parameter (L), the chronological order of the sequence is important in the aging model. The life parameter (L) may have a value in the range [0, 1]. Here, 0 means a new battery, and 1 means a battery having no remaining capacity.

일 실시예에서 사용되는 배터리는 리튬 이온 배터리일 수 있다. The battery used in one embodiment may be a lithium ion battery.

타겟이 되는 배터리에 대한 파라미터 피팅(parameter pitting)을 위한 구체적인 수명 데이터를 구하기는 쉽지 않다. 따라서, 일 실시예에서는 방전 깊이(DOD) 0.35 ~ 0.95에 대한 Kco = 3:66 x10-5이고, Kex = 0:717, Ksoc = 0:916 및 Kt = 0:0693인 A123 ANR26650M1A 리튬 이온 배터리 셀로부터 유도된 파라미터를 사용할 수 있다. 배터리 온도(

Figure pat00028
)는 30℃로, 기준 배터리 온도(
Figure pat00029
)는 25℃로 설정될 수 있다. It is not easy to obtain specific lifetime data for parameter pitting of a target battery. Thus, in one embodiment, and Kco = 3:66 x10 -5 to the discharge depth (DOD) 0.35 ~ 0.95, Kex = 0: 717, Ksoc = 0: 916 , and Kt = 0: 0693 A123 ANR26650M1A the lithium ion battery cells Can be used. Battery temperature (
Figure pat00028
) Is 30 ° C, the reference battery temperature (
Figure pat00029
) May be set to 25 占 폚.

일 실시예에서는 전원 공급 장치에 연결된 배터리의 노화를 완화하기 위해 배터리 및 슈퍼 커패시터로 구성된 하이브리드 에너지 저장 장치를 이용할 수 있다. 일반적으로 슈퍼 커패시터로 알려진 전기 이중층 커패시터는 에너지 입력에 대한 에너지 출력의 비율로 정의될 수 있다. 슈퍼 커패시터는 거의 100%에 도달하는 우수한 싸이클 효율을 가질 수 있다. 또한, 슈퍼 커패시터는 높은 충, 방전 사이클 주기를 가지며 노화를 발생시키지 않는다. In one embodiment, a hybrid energy storage device comprised of a battery and a supercapacitor may be used to mitigate aging of the battery connected to the power supply. Electric double layer capacitors, commonly known as supercapacitors, can be defined as the ratio of energy output to energy input. Supercapacitors can have excellent cycle efficiency reaching almost 100%. In addition, the supercapacitor has a high charge / discharge cycle period and does not cause aging.

실험 설정Experiment settings

이하에서는 노트북 컴퓨터가 전원 콘센트(power outlet)에 접속될 때 방전 전류의 존재를 살펴보고, 이후 프로파일들에 대한 배터리 노화를 계산하는 데에 사용되는 벤치마크 프로그램들을 이용한 사용 프로파일을 정의한다. The following defines the usage profile using the benchmark programs used to look at the presence of discharge current when the notebook computer is connected to a power outlet and then calculate battery aging for the profiles.

[표 1]은 전원 공급 장치에 의해 가용한 전력을 가지는 두 개의 노트북 컴퓨터들(Lenovo T530-2359-A44, 및 Apple MacBook Pro)의 명시된 최대 소비 전력을 비교한 결과를 나타낸다.Table 1 compares the specified maximum power consumption of two notebook computers (Lenovo T530-2359-A44, and Apple MacBook Pro) with the power available by the power supply.

Figure pat00030
Figure pat00030

[표 1]에서 레노버 노트북 컴퓨터의 경우, 명시된 전력 수요가 전원 공급 장치에 의해 제공되는 전력을 4W 초과하는 경우를 나타내고, 애플 노트북 컴퓨터의 경우, 그 간극(gap)이 더 큰 19W일 때를 나타낸다. 이하에서는 노트북 컴퓨터의 소비 전력이 전원 공급 장치에 의해 공급되는 전력을 초과하는 경우를 살펴본다. In Table 1, for a Lenovo notebook computer, the specified power demand represents the case where the power provided by the power supply exceeds 4 W, and for the Apple notebook computer, the gap is greater 19 W . Hereinafter, the case where the power consumption of the notebook computer exceeds the power supplied by the power supply unit will be described.

레노버 노트북 컴퓨터가 90W의 전원 공급 장치를 사용하고, 전원 공급 장치에 연결되어 있는 동안에 무거운 게임 작업 부하를 실행하는 경우를 고려하자. 게임 작업 부하에 대한 전류 프로파일(Current profile)은 예를 들어, 도 4와 같이 나타날 수 있다. Consider a Lenovo notebook computer that uses a 90W power supply and runs a heavy game workload while connected to a power supply. The current profile for the game workload may, for example, appear as in FIG.

도 4는 일 실시예에 따라 완전히 충전된 배터리에서 게임 작업 부하에 대한 전류 프로파일을 나타낸 그래프이고, 도 5는 일 실시예에 따른 게임 작업 부하에 대한 전반적인 방전 프로파일(discharge profile)을 나타낸 그래프이다. 도 4에서 음수의 전류는 배터리의 방전을 나타낸다.FIG. 4 is a graph illustrating a current profile for a game workload in a fully charged battery according to an embodiment, and FIG. 5 is a graph illustrating an overall discharge profile for a game workload according to an embodiment. In Fig. 4, a negative current indicates discharge of the battery.

도 4는 배터리가 방전 전류에 노출되어 있음을 보여준다. 이것은 도 5의 배터리의 잔존 용량(SOC)의 방전 프로파일을 초래하는 전류의 10초 발췌(부분)이다. Figure 4 shows that the battery is exposed to a discharge current. This is a 10 second extract (part) of the current resulting in the discharge profile of the remaining capacity (SOC) of the battery of FIG.

도 5를 참조하면, 전원 공급 장치는 피크 전력 요구량(peak power demand)을 제공할 수 없기 때문에 배터리는 방전될 수 있다. 배터리의 잔존 용량(SOC)이 높은 경우, 배터리의 잔존 용량(SOC)은 전력 부족을 보상하기 위해 감소될 수 있다. 이하에서는 도 6을 참조하여 배터리가 낮은 잔존 용량을 가지는 경우에 대해 살펴본다. Referring to FIG. 5, the battery can be discharged because the power supply can not provide a peak power demand. When the remaining capacity SOC of the battery is high, the remaining capacity SOC of the battery may be reduced to compensate for the power shortage. Hereinafter, the case where the battery has a low remaining capacity will be described with reference to FIG.

도 6은 일 실시예에 따라 25% 충전된 배터리에서 게임 작업 부하에 대한 배터리 잔존 용량 프로파일(Battery SOC profile)을 나타낸 그래프이다.6 is a graph illustrating a battery SOC profile for a game workload in a 25% charged battery according to one embodiment.

예를 들어, 배터리가 25%의 낮은 잔존 용량(SOC)을 가지는 경우, 여전히 방전 전류를 가지지만, 도 6에 도시된 것과 같이 전원 공급 장치는 평균 전력 소비량을 충족할 수 있다. 이것은 사용 프로파일(usage profile)을 구축하는 데에 중요하다. For example, if the battery has a low residual capacity (SOC) of 25%, it still has discharge current, but the power supply can meet the average power consumption, as shown in FIG. This is important for building a usage profile.

노트북 컴퓨터에서 배터리를 분리하고, 동일한 벤치마크 프로그램을 실행하는 경우, 전력 제어 모듈은 프로세서의 주파수를 감소시키고, 노트북의 성능을 제한할 수 있다. When the battery is removed from the notebook computer and the same benchmark program is executed, the power control module can reduce the frequency of the processor and limit the performance of the notebook.

일 실시예에서는 배터리 내부 안전 회로의 차단(cut-off) 잔존 용량인 20%까지 배터리를 방전함으로써, 프로파일에서 100% 잔존 용량 한도로 사용되는 배터리의 사용 가능 용량을 결정하고, 노트북 컴퓨터의 전원이 켜져 있는 동안에 외부 전원 공급 장치에 의해 배터리를 재충전할 수 있다. In one embodiment, the battery is discharged to 20% of the cut-off remaining capacity of the battery internal safety circuit to determine the usable capacity of the battery to be used at the 100% remaining capacity limit in the profile, The battery can be recharged by the external power supply while it is on.

도 7은 일 실시예에 따른 배터리가 충전되는 동안의 배터리 잔존 용량 프로파일을 나타낸 그래프이고, 도 8은 일 실시예에 따른 배터리가 충전되는 동안의 배터리 전류 및 배터리 전압 프로파일을 나타낸 그래프이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 배터리의 충전 프로파일이 도시된다. FIG. 7 is a graph illustrating a battery remaining capacity profile during charging of a battery according to an embodiment. FIG. 8 is a graph illustrating a battery current and a battery voltage profile during charging of the battery according to an embodiment. Referring to Figures 7 and 8, the charging profile of the battery is shown.

도 7 및 도 8의 그래픽에서는 20%의 차단(cut-off) 잔존 용량이 0% 잔존 용량으로 설정될 수 있다. 작업 부하의 두 가지 카테고리들에 대해 잔존 용량 프로파일이 측정될 수 있다. In the graphics of FIGS. 7 and 8, the cut-off remaining capacity of 20% can be set to 0% remaining capacity. The remaining capacity profile can be measured for two categories of workloads.

일 실시예에서는 실제 게임 작업 부하로서 EA 게임사의 온라인 3D 기반 도시 계획 시뮬레이션 비디오 게임인 심시티(SimCity) 뿐만 아니라 퓨처마크 사의 벤치마크 프로그램들 3DMark06, 3DMark08, 오피스 작업 부하로서 퓨처마크 사의 피시 마크워크(PCMark Work), 크리에이티브(Creative), 및 워크(Work) 테스트를 실행할 수 있다. In one embodiment, as an actual game workload, not only SimCity, an online 3D-based city planning simulation video game of EA Game Company but also Futuremark's benchmark programs 3DMark06, 3DMark08, Futuremark's Fishmarkworks (PCMark Work, Creative, and Work tests.

카테고리 내에서 작업 부하들 간의 배터리 잔존 용량에 영향을 미치는 현저한 차이는 없다. 일 실시예에서는 게임 작업 부하로서 실제 게임인 심시티(SimCity)와 사무실 작업 부하로서 피시 마크워크(PCMark Work)의 두 가지 부하 특성만을 고려할 수 있다. 일 실시예에서는 반복적으로 테스트를 실행하고, 미리 정의된 사용자 유형에 대한 작업 부하 및 유휴 시간을 스케줄할 수 있다. There is no significant difference in the category that affects the remaining battery capacity between workloads. In one embodiment, only two load characteristics of SimCity, which is an actual game, and PCMark Work, as an office workload, can be considered as game workloads. In one embodiment, the test can be run repeatedly and the workload and idle time for a predefined user type can be scheduled.

노화 결과 Aging result

배터리의 전류는 두 개의 서로 다른 작업 부하에 대해 기록되고, 예제적인 매일의 사용 프로파일이 설계될 수 있다. 사용 프로파일은 사용자가 일년 내내 동일한 동작을 수행한다는 가정 하에서 24시간 내 새 배터리의 배터리 열화를 계산하는 데에 사용될 수 있다. 일 실시예에서는 종일 게임 또는 벤치마크 프로그램을 수행하는 대신에, 하루 동안의 노트북 사용을 재연하기 위해 데이터가 반복 및 연속될 수 있다. The battery current is recorded for two different workloads, and an exemplary daily usage profile can be designed. The usage profile can be used to calculate the battery degradation of a new battery within 24 hours, assuming that the user performs the same operation throughout the year. In one embodiment, instead of performing an all day game or a benchmark program, the data may be iterated and sequenced to replay the notebook usage for a day.

아래의 [표 2]는 4 개의 사용 프로파일들을 도시하고, 도 9는 [표 2]에 도시된 네 개의 서로 다른 사용 사례들의 배터리 잔존 용량을 도시한다. The following [Table 2] shows four usage profiles, and Figure 9 shows the remaining battery capacity of four different use cases shown in [Table 2].

Figure pat00031
Figure pat00031

[표 2]에서 각각은 하루 24시간 동안의 24 개의 슬롯들을 나타낸다. [표 2]에서 게임 작업 부하는 "g"로 표시되고, 오피스 워크 벤치마크 프로그램에 의해 생성된 오피스 작업 부하는 "w"로 표시된다. [표 2]에서 말미의 유휴 시간은 매일의 프로파일의 마지막에서 배터리의 완전한 충전을 보장한다. In Table 2, each represents 24 slots for 24 hours a day. In Table 2, the game workload is denoted by "g" and the office workload generated by the Office Workbenchmark program is denoted by "w". The end of idle time in [Table 2] guarantees full battery charge at the end of the daily profile.

도 9는 일 실시예에 따른 사용 프로파일(usage profile)을 나타낸 그래프이다.9 is a graph illustrating a usage profile according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 예를 들어, 게임 작업 부하와 같이 과도한 작업 부하 하에서 배터리에 방전 전류가 발생함을 볼 수 있다. Referring to FIG. 9, it can be seen that a discharge current is generated in the battery under an excessive workload, for example, a game workload.

노화 모델을 사용 프로파일들에 적용하면 배터리 열화가 계산될 수 있다. 일 실시예에서는 새 배터리를 가정하고, 하루 후의 배터리 열화를 계산할 수 있다. 이 값(하루 이후의 열화 값)을 사용하면 매일의 사용 프로파일이 노트북에 적용되는 경우의 수명 감소를 유도할 수 있다. When the aging model is applied to the usage profiles, battery degradation can be calculated. In one embodiment, assuming a new battery, the battery deterioration after one day can be calculated. Using this value (deterioration value after day) can lead to a reduction in the life span when the daily usage profile is applied to the notebook.

아래의 [표 3]은 네 개의 사용 프로파일들에 대한 일년의 관점에서의 총 수명 감소와 하루 동안의 배터리 열화 및 배터리를 사용하지 않는 경우의 일정 노화를 나타낸다. Table 3 below shows the total life span reduction in terms of one year for the four usage profiles, the battery deterioration during one day, and the constant aging in the absence of the battery.

Figure pat00032
Figure pat00032

[표 3]에서 100%의 수명(Life time)은 전체 15년의 저장 수명(shelf life)을 나타내고, 반면에 예를 들어, 17.95%는 배터리 용량이 2.69 년 후에 초기 값의 80 %로 감소되는 것을 의미한다. [표 3]에서 볼 수 있듯이, 수명 감소는 17.95% 와 22.96%. 사이에서 변화할 수 있다. In Table 3, the 100% lifetime represents a total shelf life of 15 years, whereas, for example, 17.95% reduces the battery capacity to 80% of its initial value after 2.69 years . As can be seen in Table 3, the life span reduction was 17.95% and 22.96%. Lt; / RTI &gt;

저장 수명을 15년으로 가정하면, 배터리 용량은 대략 3년 후에 초기 용량의 80% 수준으로 감소하고, 배터리는 교체되어야 한다. 이와 같은 결과는 전원 공급 장치에 의해 충족될 수 없는 높은 피크 전력의 수요로 인해 배터리가 노화함을 시사한다. 상기 결과는 전원 공급 장치의 공급 전원과 노트북 부품의 최대 누적 전력 수요 간의 4W의 부족량이 배터리 노화를 발생시킴을 나타낼 수 있다. 이하에서는 도 10을 참조하여 커패시터를 이용한 노화 완화를 설명한다. Assuming a shelf-life of 15 years, the battery capacity drops to 80% of its initial capacity after roughly three years, and the battery must be replaced. This result suggests that the battery ages due to the demand for high peak power that can not be met by the power supply. The above result may indicate that a shortage of 4W between the power supply's power supply and the maximum cumulative power demand of the notebook part causes battery aging. Hereinafter, aging mitigation using a capacitor will be described with reference to FIG.

도 10은 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량이 대략 25% 인 동안에 높은 작업 부하를 가지는 배터리 전류 프로파일을 나타낸 그래프이다. 도 10에서 배터리 전류 프로파일은 제로(0) 부근을 중심으로 한다. 따라서, 배터리는 충전되기도 하고, 방전되기도 한다. 10 is a graph illustrating battery current profiles with high workloads while the remaining battery capacity is approximately 25% in accordance with one embodiment. In Figure 10, the battery current profile is centered around zero (0). Therefore, the battery is charged and discharged.

고려된 시나리오에서 노화로부터 배터리를 보호하는 가장 쉬운 방법은 대용량의 전원 공급 장치를 사용하는 것이다. 하지만, 사용자는 작은 사이즈 및 가벼운 무게의 전원 공급 장치를 선호한다. 아래의 [표 4]는 서로 다른 공급 전원을 가지는 전원 공급 장치(충전기)들의 크기 및 무게를 비교한 결과를 나타낸다. In the scenarios considered, the easiest way to protect the battery from aging is to use a large power supply. However, users prefer small size and light weight power supplies. Table 4 below shows the results of comparing the sizes and weights of the power supply units (chargers) having different power supplies.

Figure pat00033
Figure pat00033

전원 공급 장치가 원래 무게의 반 이상으로 감소되는 경우, 충전기 전력의 1/3이 감소된 것을 볼 수 있다. If the power supply is reduced to more than half its original weight, one third of the charger power is seen to have decreased.

일 실시예에 따른 휴대용 전자 장치는 전하 버퍼로 삽입된 슈퍼 커패시터에 노출되는 전류를 식별할 수 있다. 이를 위해, 노트북 컴퓨터가 콘센트에 연결되면 배터리 잔존 용량이 100%이거나 곧 100%에 근접하는 것으로 가정한다. 배터리의 충전 프로토콜은 정전압(constant Voltage; CV) 모드이고, 충전되는 전류는 최대가 아니다.The portable electronic device according to one embodiment can identify the current that is exposed to the super capacitor inserted into the charge buffer. To this end, it is assumed that when the notebook computer is plugged into an outlet, the remaining battery capacity is close to 100% or sooner than 100%. The charging protocol of the battery is a constant voltage (CV) mode, and the current to be charged is not the maximum.

슈퍼 커패시터를 충전하는 보다 현실적인 전류를 찾기 위해, 일 실시예에서는 대략 25%의 낮은 잔존 용량에서 동일한 게임 부하를 수행할 수 있다. To find a more realistic current to charge the supercapacitor, in one embodiment, the same game load can be performed at a remaining capacity of about 25%.

배터리는 도 10에서와 같이 충전 및 방전되는 반면, 누적된 배터리 잔존 용량(SOC)은 도 6과 같이 약간 증가할 수 있다. 다시 말해, 전원 공급 장치는 비록 외부 전원 공급이 노트북 컴퓨터에 충분한 전력을 공급하는 데에 실패하더라도 평균 전력 소모량을 만족할 수 있다. The battery is charged and discharged as shown in FIG. 10, while the accumulated battery remaining capacity (SOC) may slightly increase as shown in FIG. In other words, the power supply can satisfy the average power consumption even though the external power supply fails to supply sufficient power to the notebook computer.

일 실시예에서는 가장 깊은 방전 깊이(DOD)를 가진 사용자 2(User 2) 프로파일을 선택하고, 보다 현실적인 접근을 위해 리튬 이온 배터리의 CC-CV(정전류-정전압) 충전 프로토콜을 고려한다. 이하에서는 도 11을 참조하여 일상의 배터리 잔존 용량의 저하 및 슈퍼 커패시터에 저장되는 에너지 최소량 간의 관계를 살펴본다. In one embodiment, a User 2 profile with the deepest discharge depth (DOD) is selected and a CC-CV (constant current-constant voltage) charging protocol of a lithium ion battery is considered for a more realistic approach. Hereinafter, referring to FIG. 11, the relationship between the decrease in the remaining capacity of the battery and the minimum amount of energy stored in the supercapacitor will be described.

도 11은 일 실시예에 따른 게임 벤치마크 프로그램을 수행하는 경우에 배터리를 대신하는 슈퍼 커패시터의 전압 프로파일을 나타낸 그래프이다. FIG. 11 is a graph showing a voltage profile of a supercapacitor in place of a battery when a game benchmark program according to an embodiment is performed.

도 11을 참조하면, 하루마다의 배터리 잔존 용량의 저하와 관련된 최소 에너지 저장량이 도시된다. Referring to Fig. 11, the minimum energy storage amount associated with a decrease in the battery remaining capacity per day is shown.

일 실시예에서는 배터리의 잔존 용량에 의해 단자 전압(terminal voltage)이 거의 선형으로 변화한다는 사실을 고려하여, 슈퍼 커패시터-배터리 하이브리드 구조에 기초한 내장 배터리의 노화를 완화하는 설정으로 도 1 내지 도 3에 도시된 구조를 사용할 수 있다. In one embodiment, in consideration of the fact that the terminal voltage varies substantially linearly depending on the remaining capacity of the battery, the setting for relieving the aging of the built-in battery based on the supercapacitor- The structure shown can be used.

슈퍼 커패시터의 단자 전압에서의 큰 스윙은 또한 슈퍼 커패시터와 DC 버스 간에 연결된 전력 변환 효율(power converter efficiency)에서 큰 변화를 초래할 수 있다. 외부의 전원 공급 장치(충전기)의 효율은 입력 전압, 출력 전압, 및 입력 전류에 의해 영향을 받을 수 있다. The large swing at the terminal voltage of the supercapacitor can also result in a large change in the power converter efficiency connected between the supercapacitor and the DC bus. The efficiency of an external power supply (charger) can be influenced by input voltage, output voltage, and input current.

일 실시예에서는 예를 들어, 한밤과 같이 노트북을 사용하지 않는 시간에는 노트북의 배터리가 방전되지 않도록 외부 전원 공급 장치를 노트북과 연결한다고 가정한다. 따라서, 노트북에 포함된 슈퍼 커패시터의 콜드 스타팅(cold starting) 상황은 발생하지 않는다. 일 실시예에서는 슈퍼 커패시터의 전압 레벨의 하위 경계를 10V로 설정하고, 상위 경계를 15V로 설정할 수 있다. 이하에서는 도 12 및 도 13을 참조하여 배터리 열화를 감소시키는 적절한 슈퍼 커패시터의 용량을 찾는 방법을 살펴본다. In one embodiment, for example, it is assumed that the external power supply is connected to the notebook so that the battery of the notebook is not discharged at the time when the notebook is not used at night. Therefore, the cold starting situation of the supercapacitors included in the notebook does not occur. In one embodiment, the lower boundary of the voltage level of the supercapacitor can be set to 10V, and the upper boundary can be set to 15V. Hereinafter, a method of finding a capacity of a suitable supercapacitor for reducing battery deterioration will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG.

도 12는 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량의 저하를 줄이기 위한 정전 용량(capacitance)의 최소량을 나타낸 그래프이다. 12 is a graph showing a minimum amount of capacitance for reducing a decrease in the remaining capacity of a battery according to an embodiment.

도 12를 참조하면, 전원 공급 장치의 효율을 고려할 때의 슈퍼 커패시터의 정전 용량과 배터리 잔존 용량(SOC)의 저하 간의 관계가 도시된다. 도 12의 결과는 랩탑 컴퓨터의 배터리를 15V의 전압 레벨을 가진 120mF 슈퍼 커패시터에 의해 교체하고, 게임 벤치마크 프로그램을 수행함으로써 검증될 수 있다. 일 실시예에서는 검증을 위해서, 추가적인 충전 회로를 사용하지 않았다. Referring to Fig. 12, there is shown the relationship between the capacitance of the supercapacitor and the decrease in the remaining battery capacity (SOC) in consideration of the efficiency of the power supply. The results of Figure 12 can be verified by replacing the battery of a laptop computer with a 120 mF supercapacitor with a voltage level of 15 V and performing a game benchmark program. In one embodiment, no additional charging circuit was used for verification.

슈퍼 커패시터의 용량은, 휴대용 전자 장치에서 요구되는 모든 에너지를 버퍼링하고 동일한 손실을 견딜 수 있도록, 계산된 최소 용량에 비해 10배 큰 것으로 선택할 수 있다. The capacitance of the supercapacitor can be selected to be 10 times larger than the calculated minimum capacitance to buffer all the energy required in the portable electronic device and withstand the same losses.

일 실시예에서는 배터리를 포함하는 경우(With battery), 배터리를 제거한 경우 (No battery), 및 배터리를 슈퍼 커패시터로 대체한 경우(supercapacitor)에 전원 공급 장치(충전기)의 다양한 조합에 대한 벤치마크 프로그램(3DMark06)의 수행 결과들을 비교할 수 있다. 벤치마크 프로그램(3DMark06)은 CPU 및 GPU를 극심하게 사용할 수 있다. In one embodiment, a benchmark program for various combinations of power supplies (chargers) with a battery (with battery), a battery removed (No battery), and a battery replaced with a supercapacitor (supercapacitor) (3DMark06) can be compared. The benchmark program (3DMark06) can use CPU and GPU extreme.

벤치마크 프로그램(3DMark06)의 수행 결과들은 [표 5]와 같이 나타날 수 있다. [표 5]에서 전원 공급 장치(충전기)는 예를 들어, 135W의 공급 전원을 가지거나, 90W의 공급 전원을 가지거나, 사용되지 않을 수 있다.The performance results of the benchmark program (3DMark06) can be shown in [Table 5]. In Table 5, the power supply (charger) may have, for example, a supply power of 135 W, a supply power of 90 W, or may be unused.

Figure pat00034
Figure pat00034

벤치마크 프로그램의 수행 결과들에서의 사소한 측정 부정확성을 고려할 때, [표 5]의 결과는 배터리를 동일 크기의 슈퍼 커패시터에 의해 교체하는 것이 벤치마크 결과들에 대한 감소로 이끌지 않는다는 것을 보여준다.Taking into account the small measurement inaccuracies in the performance results of the benchmark program, the results in [Table 5] show that replacing the battery with the same size supercapacitor does not lead to a reduction in benchmark results.

하나의 콘센트가 가용한 경우, 배터리 수명 및 성능을 향상시키기 위해 전원 공급 장치가 사용되어야 한다는 것을 알 수 있다. 대전류(high currents)에서 깊은 배터리 방전이 피크 요구를 만족시키기 위한 낮은 전류보다 더 나쁘기 때문에 배터리 노화는 감소될 수 있다. 그리고, 벤치마크 프로그램들의 수행 결과들의 관점에서 실제 노트북의 성능은 더 좋다. If one outlet is available, it can be seen that a power supply must be used to improve battery life and performance. Battery aging can be reduced because deep battery discharges at high currents are worse than low currents to meet peak demands. And, in terms of the performance of benchmark programs, the performance of real notebooks is better.

일 실시예에서는 대략적인 커패시터의 크기를 결정할 수 있다. In one embodiment, the approximate size of the capacitor can be determined.

손실을 보상하기 위해 약간의 정전 용량을 추가 할 경우, 추가 전력이 배터리로부터 인출되는 것을 방지하기 위해 정전 용량은 적어도 5mF 내지 10 mF 의 범위를 가질 수 있다. 이 범위는 전해 콘덴서(Electrolytic capacitors)로부터 슈퍼 커패시터로의 전환 범위에 해당한다.When adding some capacitance to compensate for the loss, the capacitance may have a range of at least 5 mF to 10 mF to prevent additional power from being drawn out of the battery. This range corresponds to the transition range from electrolytic capacitors to supercapacitors.

아래의 [표 6]은 전해 콘덴서, 슈퍼 커패시터 및 대체 배터리의 가격 및 크기를 나타낸다. 정격 전압으로 인해 10mF, 20mF, 및 30mF 의 다수의 슈퍼 커패시터들이 사용될 수 있다. Table 6 below shows the price and size of electrolytic capacitors, supercapacitors, and alternative batteries. A number of supercapacitors of 10mF, 20mF, and 30mF can be used due to the rated voltage.

아래의 [표 6]에 도시된 바와 같이, 이들 전해 콘덴서와 슈퍼 커패시터 간의 주요 차이점은 가격 및 크기에 있다. As shown in the following Table 6, the main difference between these electrolytic capacitors and the supercapacitors is price and size.

Figure pat00035
Figure pat00035

전해 콘덴서는 저렴하지만, 슈퍼 커패시터는 작은 크기를 가진다. 이들 두 옵션은 새로운 배터리를 구입하는 것에 비해 훨씬 저렴하다. 일 실시예에서 55%의 수명은 8.25년에 해당할 수 있다. Electrolytic capacitors are cheap, but supercapacitors have a small size. These two options are much cheaper than buying a new battery. In one embodiment, a lifetime of 55% may correspond to 8.25 years.

도 13은 일 실시예에 따른 게임 벤치마크 프로그램을 수행하는 때에 배터리를 대신하는 슈퍼 커패시터의 전압 프로파일을 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is a graph showing a voltage profile of a supercapacitor in place of a battery when a game benchmark program according to an embodiment is performed.

도 13을 참조하면, 배터리를 완전히 제거한 후 슈퍼 캐패시터에 의해 배터리를 대치하였을 때 슈퍼 캐패시터의 전압을 측정한 그래프가 도시된다. Referring to FIG. 13, there is shown a graph in which the voltage of the supercapacitor is measured when the battery is replaced by the supercapacitor after the battery is completely removed.

배터리 충전 장치는 슈퍼 캐패시터를 배터리로 인식하여 리튬 이온 배터리의 표준 충전 전압인 12.7V까지 슈퍼 캐패시터를 충전시킬 수 있다. 이후, CPU 및 GPU에서 피크 전력 수요가 발생하여 전원 공급 장치가 피크 전력 수요를 공급하지 못하면, 도 13에서 보여지는 것과 같이 슈퍼 캐패시터에서 효과적으로 전력을 공급할 수 있다. 전원 공급 장치의 평균 공급 전력이 시스템이 요구하는 평균 소모 전력 보다 높기 때문에, 슈퍼 캐패시터는 12.7V까지 충분히 중간 중간 충전되며, 전원 공급 장치의 피크 공급 전력이 시스템이 요구하는 피크 소모 전력보다 낮기 때문에, 슈퍼 캐패시터의 전압이 떨어지는 것을 명백히 알 수 있다.The battery charger can recognize the supercapacitor as a battery and charge the supercapacitor to a standard charge voltage of 12.7 V of the lithium ion battery. Thereafter, if a peak power demand occurs in the CPU and the GPU, and the power supply can not supply the peak power demand, power can be effectively supplied to the super capacitor as shown in FIG. Because the average supply power of the power supply is higher than the average power consumption required by the system, the supercapacitor is fully half-charged to 12.7V, and since the peak supply power of the power supply is lower than the peak power consumption required by the system, It can be clearly seen that the voltage of the supercapacitor drops.

일 실시예에 따르면, 피크 전력 요구량을 만족시키기 위해 사용되는 슈퍼 커패시터의 사용이, 배터리로부터 전력을 인출하여 노화를 촉진시킴으로써 짧은 시간 후에 배터리를 교체하도록 하는 것보다 훨씬 비용 효율적인 해결책이 될 수 있다. According to one embodiment, the use of a supercapacitor that is used to meet a peak power demand can be a more cost effective solution than having the battery replaced after a short time by expelling power from the battery to promote aging.

일 실시예에서는 전원 공급 장치(충전기)의 전력과 노트북 컴퓨터의 전력 요구량 간의 단지 4W의 차이가 중요한 배터리 노화, 예를 들어, 일정 노화의 22.96 %에 해당하는 수명 감소로 이어질 수 있음을 보았다. In one embodiment, we have seen that a difference of only 4W between the power of the power supply (charger) and the power requirement of the notebook computer can lead to significant battery aging, for example, a lifetime corresponding to 22.96% of certain aging.

노트북 컴퓨터가 전원 공급 장치에 연결된 동안의 배터리 방전 문제는 게임과 같은 높은 작업 부하에 대해 발생하고, 오피스의 작업과 같이 낮은 작업 부하는 배터리에 영향을 주지 않는다. 따라서, 일 실시예에서는 전원 공급 장치의 크기를 줄이고, 노트북 컴퓨터 내에 피크 전력 요구량을 위한 버퍼로서 슈퍼 커패시터를 사용할 공간을 마련할 수 있다. Battery discharge problems occur when a notebook computer is connected to a power supply, for high workloads such as games, and low workloads such as office work do not affect the battery. Therefore, in one embodiment, it is possible to reduce the size of the power supply device and provide a space in the notebook computer to use the supercapacitor as a buffer for the peak power requirement.

휴대용 전자 장치에서 제공되는 전력과 전원 공급 장치에 의해 공급되는 전력 간의 부족량은 심한 노화의 가속화를 초래할 수 있다. 요약하자면, 전원 공급 장치의 용량이 최대 전력 수요(다시 말해, 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량)보다 작은 전원 공급 장치에 의해 노트북이 구동되더라도 배터리가 노화한다는 것이다. The shortage between the power provided by the portable electronic device and the power supplied by the power supply may result in accelerated aging. In summary, the battery ages even if the notebook is driven by a power supply whose capacity is less than the maximum power demand (in other words, the peak power requirement of the portable electronic device).

감소된 용량의 전원 공급 장치가, 예를 들어, 비용, 무게, 형상 계수(form factor) 등의 관점에서 장점을 가지지만, 이는 노트북이 전원 공급 장치에 의해 구동될 때 심각한 배터리 노화를 초래할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서는 측정 및 시뮬레이션에 의해 감소된 용량의 전원 공급 장치에서의 배터리 노화 문제를 분석할 수 있다. Reduced capacity power supplies have advantages, for example, in terms of cost, weight, form factor, etc., but this can lead to severe battery aging when the notebook is powered by a power supply . Thus, in one embodiment, the battery aging problem can be analyzed in the power supply with reduced capacity by measurement and simulation.

일 실시예에서는 대표적인 벤치마크 프로그램으로 구성된 실제 사용 시나리오 하에서 배터리 노화를 정량화하고, 배터리의 노화를 완화하기 위해 슈퍼 커패시터를 사용하였다. 실험 결과, 단 2mF의 정전 용량을 가진 슈퍼 커패시터 만으로도 커패시터를 사용하지 않는 경우에 비해 수명이 대략 세 배 이상 증가하는 것을 볼 수 있다. In one embodiment, the battery aging is quantified under actual usage scenarios composed of typical benchmark programs, and a supercapacitor is used to alleviate the aging of the battery. Experimental results show that the lifetime of a super capacitor with a capacitance of only 2mF is about three times higher than that of a capacitor without a capacitor.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of a program command which can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

50: 전원 공급 장치
100: 휴대용 전자 장치
110: 전하 버퍼 제어 로직
120: 전하 버퍼
130: 배터리 제어 로직
140: 배터리
150: 부하
160: 전력 제어 모듈
170: DC 버스
50: Power supply
100: Portable electronic device
110: charge buffer control logic
120: charge buffer
130: Battery control logic
140: Battery
150: Load
160: Power control module
170: DC bus

Claims (20)

휴대용 전자 장치에 있어서,
상기 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하는 배터리;
상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 제어 로직;
전하를 버퍼링하는 전하 버퍼(charge buffer);
상기 전하 버퍼의 충전 및 방전을 제어하는 전하 버퍼 제어 로직; 및
상기 휴대용 전자 장치가 외부의 전원 공급 장치(power supply)의 공급 전원에 의해 동작하는 중에 상기 공급 전원이 상기 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량에 부족한 경우, 상기 배터리로부터의 전력이 인출되는 것을 차단하도록 상기 배터리 제어 로직을 제어하고 상기 전하 버퍼에 저장된 전하를 방전하도록 상기 전하 버퍼 제어 로직을 제어하는 전력 제어 모듈
을 포함하는, 휴대용 전자 장치.
In a portable electronic device,
A battery for supplying electric power to the portable electronic device;
Battery control logic for controlling charging and discharging of the battery;
A charge buffer for buffering charges;
A charge buffer control logic for controlling charge and discharge of the charge buffer; And
Wherein when the portable electronic device is operated by a power supply of an external power supply and the supply power is insufficient for the peak power requirement of the portable electronic device, A power control module for controlling the charge control logic to control the charge buffer control logic to discharge charge stored in the charge buffer,
The portable electronic device.
제1항에 있어서,
상기 전원 공급 장치의 전력 용량은
상기 휴대용 전자 장치의 평균 전력 소모량에 기초하여 설계되고, 상기 평균 전력 소모량은 상기 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량보다 작은, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The power capacity of the power supply
Wherein the average power consumption of the portable electronic device is designed based on an average power consumption of the portable electronic device, the average power consumption being less than a peak power requirement of the portable electronic device.
제1항에 있어서,
상기 전력 제어 모듈은
상기 공급 전원이 상기 전력 요구량보다 큰 경우, 상기 배터리보다 상기 전하 버퍼가 우선적으로 충전되도록 상기 전하 버퍼 제어 로직 및 상기 배터리 제어 로직을 제어하는, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The power control module
And controls the charge buffer control logic and the battery control logic such that the charge buffer is preferentially charged with respect to the battery if the supply voltage is greater than the power demand.
제1항에 있어서,
상기 전력 제어 모듈은
부하로 공급되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하고, 상기 측정된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공급 전원이 상기 전력 요구량에 부족한지 여부를 판단하는, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The power control module
Measuring at least one of voltage and current supplied to the load and determining whether the power supply is insufficient for the power demand based on at least one of the measured voltage and the current.
제1항에 있어서,
상기 전하 버퍼는
전기 이중층 커패시터(Electric double layer capacitors)를 포함하는, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The charge buffer
A portable electronic device comprising an electric double layer capacitor.
제1항에 있어서,
상기 전하 버퍼의 용량은
상기 전원 공급 장치의 평균 전력 용량, 상기 배터리의 순간 전력 용량, 및 상기 피크 전력 요구량 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The capacity of the charge buffer
The average power capacity of the power supply, the instantaneous power capacity of the battery, and the peak power demand.
제1항에 있어서,
상기 전하 버퍼의 용량은
상기 배터리의 평균 잔존 용량(SOC), 잔존 용량 스윙(SOC swing), 상기 잔존 용량 스윙에 대한 배터리의 건강 상태(SOH) 열화, 방전 깊이(DOD) 및 배터리 온도 중 적어도 하나에 기초한 시뮬레이션 결과에 따라 결정되는, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The capacity of the charge buffer
Based on simulation results based on at least one of an average remaining capacity (SOC) of the battery, a remaining capacity swing (SOC swing), a health state of the battery (SOH) deterioration with respect to the remaining capacity swing, a discharge depth (DOD) Wherein the portable electronic device is a portable electronic device.
제1항에 있어서,
상기 전하 버퍼의 용량은
5mF 내지 10mF 인, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The capacity of the charge buffer
5 mF to 10 mF.
제1항에 있어서,
상기 전하 버퍼 제어 로직은
파워 컨버터(power converter)를 포함하는, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
The charge buffer control logic
A portable electronic device, comprising a power converter.
제1항에 있어서,
상기 휴대용 전자 장치를 구동하는 프로세서; 및
상기 휴대용 전자 장치에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치의 직류 전압을 상기 프로세서를 위한 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터
를 더 포함하는, 휴대용 전자 장치.
The method according to claim 1,
A processor for driving the portable electronic device; And
A DC-DC converter for converting a DC voltage of an external power supply for supplying power to the portable electronic device to a DC voltage for the processor
Wherein the portable electronic device further comprises:
제10항에 있어서,
상기 전력 제어 모듈은
상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공급 전원이 상기 전력 요구량에 부족한지 여부를 판단하는, 휴대용 전자 장치.
11. The method of claim 10,
The power control module
And determines whether the power supply is insufficient for the power demand based on at least one of a voltage and a current output by the DC-DC converter.
제10항에 있어서,
상기 프로세서는
구동 중인 프로그램에 기초하여 상기 전력 요구량을 예측하고, 상기 예측된 전력 요구량과 관련된 정보를 상기 전력 제어 모듈에 제공하는, 휴대용 전자 장치.
11. The method of claim 10,
The processor
Predicting the power demand based on a running program and providing the power control module with information related to the predicted power demand.
휴대용 전자 장치에 있어서,
상기 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하는 배터리;
상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 제어 로직;
전하를 버퍼링하는 전하 버퍼;
상기 전하 버퍼의 충전 및 방전을 제어하는 전하 버퍼 제어 로직;
상기 휴대용 전자 장치를 구동하는 프로세서; 및
상기 휴대용 전자 장치에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치의 직류 전압을 상기 프로세서를 위한 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터
를 포함하고,
상기 프로세서는
상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전력이 상기 휴대용 전자 장치에서 실행되는 프로그램이 요구하는 전력 요구량보다 부족한 경우, 상기 부족한 전력이 상기 배터리로부터 인출되지 않도록 상기 배터리 제어 로직 및 상기 전하 버퍼 제어 로직을 제어하는, 휴대용 전자 장치.
In a portable electronic device,
A battery for supplying electric power to the portable electronic device;
Battery control logic for controlling charging and discharging of the battery;
A charge buffer for buffering charge;
A charge buffer control logic for controlling charge and discharge of the charge buffer;
A processor for driving the portable electronic device; And
A DC-DC converter for converting a DC voltage of an external power supply for supplying power to the portable electronic device to a DC voltage for the processor
Lt; / RTI &gt;
The processor
And controlling the battery control logic and the charge buffer control logic such that the insufficient power is not drawn out of the battery when the power output by the DC-DC converter is less than a power demand required by a program executed in the portable electronic device Lt; / RTI &gt;
제13항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전력이 상기 휴대용 전자 장치에서 실행되는 프로그램이 요구하는 전력 요구량보다 부족한 경우,
상기 전하 버퍼에 저장된 전하를 방전하도록 상기 전하 버퍼 제어 로직을 제어하고, 상기 배터리로부터의 전력이 인출되는 것을 차단하도록 상기 배터리 제어 로직을 제어하는, 휴대용 전자 장치.
14. The method of claim 13,
The processor
If the power output by the DC-DC converter is less than the power requirement required by the program running on the portable electronic device,
Controls the charge buffer control logic to discharge charge stored in the charge buffer and controls the battery control logic to block power from being drawn from the battery.
제13항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 DC-DC 컨버터에 의하여 출력되는 전력이 상기 전력 요구량보다 큰 경우, 상기 배터리보다 상기 전하 버퍼가 우선적으로 충전되도록 상기 전하 버퍼 제어 로직 및 상기 배터리 제어 로직을 제어하는, 휴대용 전자 장치.
14. The method of claim 13,
The processor
And controls the charge buffer control logic and the battery control logic such that the charge buffer is preferentially charged more than the battery when the power output by the DC-DC converter is greater than the power requirement.
제13항에 있어서,
상기 전원 공급 장치의 전력 용량은
상기 휴대용 전자 장치의 평균 전력 소모량에 기초하여 설계되고, 상기 평균 전력 소모량은 상기 휴대용 전자 장치의 피크 전력 요구량보다 작은, 휴대용 전자 장치.
14. The method of claim 13,
The power capacity of the power supply
Wherein the average power consumption of the portable electronic device is designed based on an average power consumption of the portable electronic device, the average power consumption being less than a peak power requirement of the portable electronic device.
제13항에 있어서,
상기 전하 버퍼는
전기 이중층 커패시터를 포함하는, 휴대용 전자 장치.
14. The method of claim 13,
The charge buffer
A portable electronic device comprising an electrical double layer capacitor.
제13항에 있어서,
상기 전하 버퍼의 용량은
상기 전원 공급 장치의 평균 전력 용량 및 상기 배터리의 순간 전력 용량 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는, 휴대용 전자 장치.
14. The method of claim 13,
The capacity of the charge buffer
The average power capacity of the power supply, and the instantaneous power capacity of the battery.
제13항에 있어서,
상기 전하 버퍼의 용량은
상기 배터리의 평균 잔존 용량(State Of Charge; SOC), 잔존 용량 스윙(SOC swing), 상기 잔존 용량 스윙에 대한 배터리의 건강 상태(SOH) 열화, 방전 깊이(Depth Of Discharge; DOD) 및 배터리 온도 중 적어도 하나에 기초한 시뮬레이션 결과에 따라 결정되는, 휴대용 전자 장치.
14. The method of claim 13,
The capacity of the charge buffer
(SOC), a residual capacity swing (SOC swing), a deterioration of a battery health state (SOH), a discharge depth (DOD), and a battery temperature Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1, &lt; / RTI &gt;
제13항에 있어서,
상기 전하 버퍼 제어 로직은
파워 컨버터(power converter)를 포함하는, 휴대용 전자 장치.
14. The method of claim 13,
The charge buffer control logic
A portable electronic device, comprising a power converter.
KR1020150111766A 2015-08-07 2015-08-07 Portable electronic device for aging mitigating of power supply-connected batteries KR101717365B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150111766A KR101717365B1 (en) 2015-08-07 2015-08-07 Portable electronic device for aging mitigating of power supply-connected batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150111766A KR101717365B1 (en) 2015-08-07 2015-08-07 Portable electronic device for aging mitigating of power supply-connected batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170017600A true KR20170017600A (en) 2017-02-15
KR101717365B1 KR101717365B1 (en) 2017-03-16

Family

ID=58112378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150111766A KR101717365B1 (en) 2015-08-07 2015-08-07 Portable electronic device for aging mitigating of power supply-connected batteries

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101717365B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116028207B (en) * 2022-05-16 2024-04-12 荣耀终端有限公司 Scheduling policy determination method, device, equipment and storage medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006166577A (en) * 2004-12-07 2006-06-22 Ricoh Co Ltd Power supply control method and power unit
JP2010017060A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Toyota Motor Corp Power system for vehicle
JP2013031310A (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Sanyo Electric Co Ltd Control device, battery system, electric vehicle, mobile body, power storage device, and power supply device
JP3196560U (en) * 2014-01-09 2015-03-19 法拉蒂▲緑▼能股▲分▼有限公司 Portable composite battery system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006166577A (en) * 2004-12-07 2006-06-22 Ricoh Co Ltd Power supply control method and power unit
JP2010017060A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Toyota Motor Corp Power system for vehicle
JP2013031310A (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Sanyo Electric Co Ltd Control device, battery system, electric vehicle, mobile body, power storage device, and power supply device
JP3196560U (en) * 2014-01-09 2015-03-19 法拉蒂▲緑▼能股▲分▼有限公司 Portable composite battery system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116028207B (en) * 2022-05-16 2024-04-12 荣耀终端有限公司 Scheduling policy determination method, device, equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
KR101717365B1 (en) 2017-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6316319B2 (en) Method, apparatus, system, vehicle, and computer program for estimating battery state
US9985466B2 (en) Optimized battery charging method based on thermodynamic information of battery
CN106445078B (en) Dynamic response improvement of hybrid power boost techniques
Omar et al. Power and life enhancement of battery-electrical double layer capacitor for hybrid electric and charge-depleting plug-in vehicle applications
CN102209905B (en) Apparatus and method for synchronizing and measuring current and voltage of secondary battery pack
CN103579706A (en) Charging method for adjusting charging current
US20040095098A1 (en) Power supply
US20090243549A1 (en) Intelligent battery charging rate management
CN102598468A (en) Power control device, power control method, and power supply system
CN107624210A (en) Dynamic power between multiple physical ports is shared
WO2015196641A1 (en) Battery charging method and device, and computer storage medium
US10044214B2 (en) Battery charger
Rubenbauer et al. Definitions and reference values for battery systems in electrical power grids
US9864015B2 (en) Scheme applied into electronic device and capable of measuring resistance parameter(s) associated with battery cell
EP3010112A1 (en) Method and system for charging a battery
KR101717365B1 (en) Portable electronic device for aging mitigating of power supply-connected batteries
US11644877B2 (en) Battery heat balancing during peak power mode
JP2016167913A (en) Power supply system and power supply method
CN116632877B (en) Power supply device and power supply method of oil field pumping unit
Kim et al. Aging mitigation of power supply-connected batteries
TWI383559B (en) Charging system and charging method
CN113650527B (en) Power battery voltage equalization method, device, equipment and storage medium
Kulkarni et al. A Tutorial on Battery Simulation-Matching Power Source to Electronic System
US10393822B1 (en) Apparatus, systems, and methods for charging partial use batteries
KR101675962B1 (en) Control System and Method for Setting Charging Power Reflecting Battery Capacity Efficiency

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200302

Year of fee payment: 4