KR20190035126A - 배터리들의 충전 상태에 기초하여 배터리들을 전자 장치들로 연결하는 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

배터리들의 충전 상태에 기초하여 배터리들을 전자 장치들로 연결하는 배터리 관리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배터리를 포함하고, 서로 연결된 복수의 전자 장치들 각각은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다. 배터리 관리 장치는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 전력을 전자 장치들이 공유하게 만들 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 배터리들의 충전 상태를 비교하여, 배터리들을 전자 장치들로 연결하는 모드 또는 방식을 변경할 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리들 중에서 가장 많은 전하가 충전된 배터리에 전자 장치들 전부를 연결함으로써, 가장 많은 전하가 충전된 배터리를 우선적으로 방전시킬 수 있다. 전자 장치들이 우선적으로 방전되는 배터리가 최대로 출력할 수 있는 전류보다 많은 전류를 사용하는 경우, 배터리 관리 장치는 전자 장치들 각각을 전자 장치들 각각에 포함된 배터리로 연결할 수 있다. 가장 많은 전하가 충전된 배터리가 우선적으로 방전됨에 따라 배터리들의 충전 상태가 균형을 이루게 되면, 배터리 관리 장치는 배터리들을 병렬 연결하여 생성된 회로를 이용하여, 배터리들에서 동일한 크기로 출력되는 전류를 전자 장치들에 공급할 수 있다.

Description

배터리들의 충전 상태에 기초하여 배터리들을 전자 장치들로 연결하는 배터리 관리 장치 및 방법{BATTERY MANAGING APPARATUS CONNECTING BATTERIES TO ELECTRIC DEVICES BASED ON A STATE OF CHARGE OF THE BATTERIES AND A METHOD THEREOF}
이하의 실시예는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리를 관리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
고령화 사회가 심화됨에 따라 관절 문제로 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있으며, 관절이 불편한 노인이나 환자들의 보행을 보조하는 보행 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 서로 다른 부위에 장착되는 보행 보조 장치들을 서로 결합하는 경우, 보행 보조 장치들은 각각에 포함된 배터리들을 독립적으로 사용할 수 있다.
일실시예에 따르면, 서로 다른 위치에 존재하는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들과 관련된 정보를 획득하는 단계, 상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 배터리들의 잔량을 비교하는 단계, 상기 배터리들의 잔량을 비교한 결과에 기초하여, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 결정하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 획득하는 단계는, 상기 배터리들 각각에 남아 있는 전하량, 상기 배터리들 각각에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 및 상기 전자 장치의 소비 전류 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 비교하는 단계는, 상기 배터리들의 잔량간의 차이 중에서 최대값을 미리 설정된 임계치와 비교하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 상기 최대값이 상기 임계치 이하인 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 수신하는 병렬 모드로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 비교하는 단계는, 상기 최대값이 상기 임계치를 초과하는 경우, 상기 전자 장치들의 소비 전류의 합을 상기 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값과 비교하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값보다 작은 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 잔량이 가장 많은 배터리로부터 수신하는 싱글 모드로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 이상인 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치들 각각에서 사용되는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들로부터 수신하는 개별 모드로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 전자 장치에 포함된 배터리 관리 장치에 있어서, 상기 전자 장치를 작동시키는 전력을, 상기 전자 장치에 포함된 배터리 또는 상기 전자 장치와 연결된 하나 이상의 다른 전자 장치에 포함된 배터리로부터 수신할지 여부를 결정하는 전원 컨트롤러 및 상기 전자 장치에 포함된 배터리에 연결되고, 상기 전원 컨트롤러에 의해 제어되는 스위치를 포함하고, 상기 전원 컨트롤러는, 상기 전자 장치에 포함된 배터리 및 상기 하나 이상의 다른 전자 장치에 포함된 배터리와 관련된 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 전자 장치에 포함된 배터리 및 상기 하나 이상의 다른 전자 장치에 포함된 배터리의 잔량을 서로 비교하고, 배터리의 잔량을 서로 비교한 결과에 기초하여, 상기 전자 장치가 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 결정하는 배터리 관리 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 전원 컨트롤러는, 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값을 미리 설정된 임계치와 비교하는 배터리 관리 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 전원 컨트롤러는, 상기 최대값이 상기 임계치 이하인 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치를 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 수신하는 병렬 모드로 결정하는 배터리 관리 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 전원 컨트롤러는, 상기 최대값이 상기 임계치를 초과하는 경우, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치의 소비 전류의 합을 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값과 비교하는 배터리 관리 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 전원 컨트롤러는, 상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값보다 작은 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 잔량이 가장 많은 배터리로부터 수신하는 싱글 모드로 결정하는 배터리 관리 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 전원 컨트롤러는, 상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 이상인 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에서 사용되는 전력을 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들로부터 수신하는 개별 모드로 결정하는 배터리 관리 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 서로 다른 위치에 존재하는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 잔량을 측정하는 단계, 상기 측정된 잔량을 비교하여, 상기 배터리들의 잔량이 서로 유사한지 여부를 판단하는 단계 및 상기 잔량이 서로 유사한지 여부에 기초하여, 상기 전자 장치를 작동시키는 전력을 수신하는 모드를 결정하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 판단하는 단계는, 상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치보다 작은 경우, 상기 배터리들의 잔량이 서로 유사한 것으로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 상기 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 수신하는 병렬 모드로 결정하는 단계, 상기 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중 어느 하나로부터 수신하는 싱글 모드로 결정하는 단계 및 상기 모드를, 상기 전자 장치들 각각에서 사용되는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들로부터 수신하는 개별 모드로 결정하는 단계중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 병렬 모드로 결정하는 단계는, 상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치 이하인 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 상기 병렬 모드로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 개별 모드로 결정하는 단계는, 상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치를 초과하고, 상기 전자 장치들의 소비 전류의 합이 상기 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 이상인 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 상기 개별 모드로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 싱글 모드로 결정하는 단계는, 상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치를 초과하고, 상기 전자 장치들의 소비 전류의 합이 상기 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값보다 작은 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 상기 싱글 모드로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 싱글 모드로 결정하는 단계는, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 제공하는 배터리를, 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리로 결정하는 배터리 관리 방법이 제공된다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 전자 장치들의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 배터리 관리 장치가 수행하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 1의 배터리 관리 장치가 싱글 모드에서 스위치들을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 관리 장치가 개별 모드에서 스위치들을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 관리 장치가 병렬 모드에서 스위치들을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 전자 장치들에서 소비되는 전류 및 전자 장치들에 포함된 배터리들의 잔량을 시간에 따라 도시한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 보행 보조 장치들이 사용자에게 장착된 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 사용자의 서로 다른 신체 부위에 부착되는 보행 보조 장치에 포함된 배터리 관리 장치가 수행하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 전자 장치들의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 도 1을 참고하여, 배터리 관리 장치들이 전자 장치들(110, 120)에 효율적으로 전력을 공급하는 동작을 설명한다. 일부 구성 요소는 설명의 편의를 위해 도시를 생략한다.
전자 장치는 전력을 이용하여 설계 의도에 따른 기능을 수행하는 장치로써, 전력을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다. 도 1을 참고하면, N개의 전자 장치들(전자 장치 1(110), 전자 장치 2(120), ... , 전자 장치 N)이 도시된다. 이하에서는 편의상 전자 장치 k에 포함된 배터리를 배터리 k라 한다. 예를 들어, 전자 장치 1(110)은 배터리 1(112)을, 전자 장치 2(120)는 배터리 2(122)를 포함할 수 있다.
전자 장치는 배터리로부터 제공된 전력을 이용하여 기능을 수행하는 구동부를 포함할 수 있다. 구동부는 기능의 수행에 필요한 전기적 구성 요소, 예를 들어, 전자 회로, 모터, 디스플레이, 터치스크린, LED(Light Emitting Diode), 스피커, 마이크, 센서, 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서는 편의상 전자 장치 k에 포함된 구동부를 구동부 k라 한다. 예를 들어, 전자 장치 1(110)은 구동부 1(111)을, 전자 장치 2(120)는 구동부 2(121)를 포함할 수 있다.
도 1을 참고하면, N개의 전자 장치들은 각각에 포함된 N개의 배터리들에 충전된 전력을 공유할 수 있도록, 무선 또는 유선으로 연결될 수 있다. N개의 전자 장치들간의 연결은 블루투스 네트워크, NFC(Near Field Communicatin) 네트워크, WiFi 네트워크, 이더캣(EtherCAT, Ethernet for Control Automation Technology) 또는 CAN(Controller Area Network)에 기초하여 연결될 수 있다. 더 나아가서, N개의 전자 장치들은 무선 또는 유선으로 연결되어, 하나의 기능을 협력적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, N개의 전자 장치들은 사용자의 서로 다른 신체 부위에 부착되어, 사용자의 움직임을 보조하는 장치(예를 들어, 보행 보조 장치)일 수 있다. 또 다른 예로, N개의 전자 장치들은 사물 인터넷(IoT, Internet of Things)을 활용한 전자 장치로써, 서로 다른 장소에 배치되어 서로 다른 장소에서 수집한 정보를 서로 공유하면서 협력적으로 동작할 수 있다. 또 다른 예로, N개의 전자 장치들은 독립적으로 작동하는 모듈러 로봇(modular robot)으로써, 서로 협력하여 운영자가 지시한 기능을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 서로 연결된 N개의 전자 장치들 각각에 포함되어, N개의 전자 장치들 각각의 배터리 및 구동부 간의 연결을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 N개의 전자 장치들은 각각에 포함된 구동부들에 전력을 공급하는 회로를 N개의 전자 장치들은 각각에 포함된 배터리를 조합하여 생성할 수 있다.
전자 장치들은 각각에 포함된 구동부들에 전력을 공급하는 회로를 생성하기 위하여, 전자 장치에 포함된 배터리 관리 장치는 전자 장치의 구동부 및 전자 장치의 배터리 사이를 연결하는 스위치를 포함할 수 있다. 배터리 관리 장치는 상기 스위치를 제어하는 전원 컨트롤러를 포함할 수 있다. 도 1을 참고하면, 전자 장치 1(110)에 포함된 배터리 관리 장치는 전자 장치 1(110)의 구동부 1(111) 및 배터리 1(112)을 연결하는 스위치 1(114)을 포함할 수 있다. 전자 장치 1(110)에 포함된 배터리 관리 장치는 스위치 1(114)을 제어하는 전원 컨트롤러 1(113)을 포함할 수 있다.
이하에서는 편의상 전자 장치 k에 포함된 스위치를 스위치 k라 하고, 전자 장치 k에 포함된 전원 컨트롤러를 전원 컨트롤러 k라 한다. 예를 들어, 전자 장치 2(120)에 포함된 배터리 관리 장치는 구동부 2(121) 및 배터리 2(122)를 연결하는 스위치 2(124)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치 2(120)에 포함된 배터리 관리 장치는 스위치 2(124)를 제어하는 전원 컨트롤러 2(123)를 포함할 수 있다.
서로 연결된 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들에 저장된 전력을 효율적으로 사용하기 위하여, 배터리 관리 장치는 전자 장치들의 배터리와 관련된 정보에 기초하여, 배터리들에 저장된 전력을 전자 장치들로 분배할 수 있다. 배터리들에 저장된 전력을 전자 장치들로 분배하기 위하여, 전자 장치 k에 포함된 스위치 k는 구동부 k 및 배터리 k 뿐만 아니라, 다른 전자 장치에 포함된 스위치, 보다 구체적으로, 다른 전자 장치에 포함된 배터리와 연결될 수 있다. 도 1을 참고하면, 스위치 1(114) 내지 스위치 N은 전력을 송수신하기 위하여 서로 연결될 수 있다. 따라서, 전자 장치 1(110)은 스위치 1(114)을 통하여, 배터리 1(112)의 전력뿐만 아니라 배터리 2(122) 내지 배터리 N 중 적어도 하나의 전력을 수신할 수 있다.
배터리 관리 장치는 전자 장치를 작동시키는 전력을(즉, 전자 장치의 구동부에 공급되는 전력), 전자 장치에 포함된 배터리 또는 전자 장치와 연결된 하나 이상의 다른 전자 장치에 포함된 배터리로부터 수신할지 여부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중에서 적어도 하나를, 구동부에 연결할 배터리로 선택할 수 있다. 배터리 관리 장치는 선택한 결과에 기초하여 스위치를 제어할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 관리 장치는 선택된 적어도 하나의 배터리를 구동부에 연결할 수 있다. 예를 들어, 전원 컨트롤러 1(113)은 구동부 1(111)에 연결할 배터리를 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 선택할 수 있다. 전원 컨트롤러 1(113)은 구동부 1(111)에 연결할 배터리를 선택한 결과에 기초하여 스위치 1(114)을 제어할 수 있다.
전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N이 대응하는 구동부에 연결할 배터리를 선택하는 동작은 전원 컨트롤러 별로 독립적으로 수행되거나, 협력적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 전원 컨트롤러 1(113)이 구동부 1(111)에 연결할 배터리를 선택하는 동작 및 전원 컨트롤러 2(120)가 구동부 2(121)에 연결할 배터리를 선택하는 동작은 서로 독립적으로 수행될 수 있다. 또는, 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 중 어느 한 전원 컨트롤러가 구동부에 연결할 배터리를 선택한 다음, 선택한 결과를 나머지 전원 컨트롤러로 브로드캐스트할 수 있다. 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 각각은 브로드캐스트된 결과에 기초하여 대응하는 스위치를 제어할 수 있다. 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N은 자원 상황(예를 들어, 구동부에 포함된 프로세서의 연산 속도, 메모리의 용량 등)에 기초하여 구동부에 연결할 배터리를 선택하는 전원 컨트롤러를 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 중에서 결정할 수 있다.
전원 컨트롤러는 구동부에 배터리를 연결하는 복수 개의 모드 중 어느 하나에 기초하여 스위치를 제어할 수 있다. 바꾸어 말하면, 전자 장치들의 구동부들에 전력을 공급하는 회로는 복수 개의 모드 중 전원 컨트롤러에 의해 선택된 모드에 따라 결정될 수 있다. 구동부에 배터리를 연결하는 모드는 싱글 모드, 개별 모드 및 병렬 모드를 포함할 수 있다.
싱글 모드는 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중 어느 하나로부터 획득하도록 구동부에 배터리를 연결하는 모드를 의미한다. 도 1을 참고하면, 싱글 모드에서, 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 각각은 스위치 1(114) 내지 스위치 N을 제어하여, 배터리 1(112) 만을 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결할 수 있다. 이 경우, 배터리 2(122) 내지 배터리 N은 방전되지 않으며, 배터리 1(112)이 구동부 1(111) 내지 구동부 N으로 전력을 공급할 수 있다. 배터리 관리 장치가 복수 개의 모드 중 싱글 모드에 기초하여 스위치를 제어하는 동작은 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
개별 모드는 전자 장치들 각각에서 사용되는 전력을 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들로부터 획득하도록 구동부에 배터리를 연결하는 모드를 의미한다. 바꾸어 말하면, 전자 장치들 각각은 서로 연결되지 않은 것처럼 전자 장치들 각각의 배터리를 독립적으로 사용할 수 있다. 도 1을 참고하면, 개별 모드에서, 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 각각은 스위치 1(114) 내지 스위치 N을 제어하여, 구동부 k에 배터리 k를 연결할 수 있다. 예를 들어, 전원 컨트롤러 1(113)은 배터리 1(112) 및 구동부 1(111)를 연결하고, 배터리 2(122) 내지 배터리 N을 구동부 1(111)로부터 분리할 수 있다. 배터리 관리 장치가 복수 개의 모드 중 개별 모드에 기초하여 스위치를 제어하는 동작은 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
병렬 모드는 전자 장치들 전부를 동작 시키는 전력을 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 획득하도록 구동부에 배터리를 연결하는 모드를 의미한다. 도 1을 참고하면, 병렬 모드에서, 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 각각은 스위치 1(114) 내지 스위치 N을 제어하여, 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 병렬로 연결할 수 있다. 전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 각각은 스위치 1(114) 내지 스위치 N을 통하여, 구동부 1(111) 내지 구동부 N 각각을 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 병렬 연결하여 생성된 회로에 연결할 수 있다. 병렬 모드에서, 배터리 1(112) 내지 배터리 N에 저장된 전하는 동일하게 방전될 수 있다. 배터리 관리 장치가 복수 개의 모드 중 병렬 모드에 기초하여 스위치를 제어하는 동작은 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 일실시예에 따른 배터리 관리 장치가 수행하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 2를 참고하여, 배터리 관리 장치가 전자 장치들에 연결된 배터리들로부터 전력을 공급하는 회로를 생성하는 동작을 상세히 설명한다. 도 2에서 설명하는 동작은 전자 장치들 각각의 배터리 관리 장치에 포함된 전원 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참고하면, 단계(210)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 복수의 전자 장치들이 연결되었는지 판단할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 관리 장치는 배터리 관리 장치를 포함하는 전자 장치가 다른 전자 장치와 연결되었는지를 판단할 수 있다. 다른 전자 장치가 연결된 경우, 배터리 관리 장치는 연결 상태에 기초하여, 연결된 복수의 전자 장치들 각각이 구동부의 작동에 필요한 전력을 공유할 수 있는지 판단할 수 있다.
복수의 전자 장치들이 연결된 경우, 단계(220)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 서로 연결된 전자 장치들의 전력과 관련된 정보를 획득할 수 있다. 전자 장치들의 전력과 관련된 정보는 서로 연결된 전자 장치들간에 공유될 수 있다. 전력과 관련된 정보는, 배터리의 충전 상태(SoC, State of Charge)와 관련된 정보(예를 들어, 배터리에 저장될 수 있는 전하량의 최대값, 배터리에 현재 저장된 전하량, 배터리의 전압 등), 전자 장치(또는, 전자 장치의 구동부)의 전력 소비와 관련된 정보(예를 들어, 전자 장치의 현재 소비 전류, 전자 장치의 현재 소비 전압 등)를 포함할 수 있다. 배터리 관리 장치는 음성 신호 또는 디스플레이를 통해 출력되는 인터페이스를 통해 획득된 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
배터리 관리 장치는 획득된 정보로부터, 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 충전 상태를 식별할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 전자 장치들 배터리들의 잔량을 측정할 수 있다. 배터리들의 잔량은 배터리에 저장될 수 있는 전하량의 최대값 및 배터리에 현재 저장된 전하량의 비율로 결정될 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리들의 잔량을 퍼센트 단위로 측정할 수 있다.
도 2를 참고하면, 단계(230)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 배터리들의 잔량의 차이를 미리 설정된 임계치와 비교할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치는 배터리들의 잔량의 차이 중 최대값을 임계치와 비교할 수 있다. 또 다른 예로, 배터리 관리 장치는 배터리들의 잔량의 차이의 합을 임계치와 비교할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 관리 장치는 배터리들의 잔량을 비교하여, 배터리들의 잔량이 서로 유사한지 여부를 판단할 수 있다.
배터리들의 잔량의 차이가 임계치 이상인 경우, 예를 들어, 배터리들의 잔량의 차이 중 최대값이 임계치 이상이거나, 배터리들의 잔량의 차이의 합이 임계치 이상인 경우, 단계(240)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 전자 장치들의 소비 전류의 합을 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값(즉, 최대 방전 전류)과 비교할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리들의 잔량이 서로 유사하지 않은 경우, 배터리 관리 장치는 전자 장치들이 소비하는 전력을 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리가 공급할 수 있는 최대 전력과 비교할 수 있다.
전자 장치들의 소비 전류의 합이 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리의 최대 방전 전류보다 작은 경우, 단계(250)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 전자 장치들이 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드, 즉, 구동부에 배터리를 연결하는 모드를 싱글 모드로 결정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 관리 장치는 싱글 모드에 따라 전자 장치로 전력을 공급할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 싱글 모드는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중 어느 하나가 전자 장치들 전부에 전력을 공급하는 모드이다. 배터리 관리 장치는 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리를, 전자 장치들 전부에 전력을 공급하는 배터리로 결정할 수 있다. 따라서, 잔량이 가장 많은 배터리에 저장된 전하가 우선적으로 전자 장치들로 공급될 수 있다. 잔량이 가장 많은 배터리를 제외한 나머지 배터리들은 싱글 모드에서 사용되지 않을 수 있다.
전자 장치들의 소비 전류의 합이 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리의 최대 방전 전류 이상인 경우, 단계(260)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 전자 장치들이 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드, 즉, 구동부에 배터리를 연결하는 모드를 개별 모드로 결정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 관리 장치는 개별 모드에 따라 전자 장치로 전력을 공급할 수 있다.
개별 모드는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 대응하는 전자 장치로 전력을 공급하는 모드로써, 전자 장치들 각각이 서로 독립적으로 배터리를 사용하는 모드이다. 배터리들의 잔량의 차이가 임계치 이상인 경우, 배터리 관리 장치는 전자 장치들의 소비 전력에 능동적으로 대응하기 위하여, 개별 모드 또는 싱글 모드 중 어느 하나에 따라 배터리들을 사용할 수 있다.
요약하면, 배터리들의 잔량의 차이가 임계치 이상이고, 전자 장치들이 소비하는 전력이 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리가 공급할 수 있는 최대 전력 이하인 경우, 배터리 관리 장치는 잔량이 가장 많은 배터리를 전자 장치들로 우선적으로 연결할 수 있다. 따라서, 사전에 배터리들의 충전 상태가 균형을 이루지 않더라도, 배터리들의 잔량이 시간이 지남에 따라 서로 균형을 이룰 수 있다. 배터리들의 잔량의 차이가 임계치 이상이고, 전자 장치들이 소비하는 전력이 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리가 공급할 수 있는 최대 전력을 초과하는 경우, 배터리 관리 장치는 전자 장치들 각각이 전자 장치들 각각에 포함된 배터리를 사용하도록 만들 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치는 잔량이 가장 많은 배터리가 최대 방전 전류를 초과하는 전류를 출력하는 상황을 방지함으로써, 잔량이 가장 많은 배터리로 부하가 집중되는 상황을 방지할 수 있다.
시간이 지남에 따라 배터리들의 잔량이 서로 균형을 이루는 경우, 즉, 배터리들의 잔량의 차이가 임계치 미만인 경우, 단계(270)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 전자 장치들이 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드, 즉, 구동부에 배터리를 연결하는 모드를 병렬 모드로 결정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 관리 장치는 병렬 모드에 따라 전자 장치로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리들의 잔량의 차이 중 최대값이 임계치 미만이거나, 배터리들의 잔량의 차이의 합이 임계치 미만인 경우, 배터리 관리 장치는 병렬 모드에 따라 전자 장치로 전력을 공급할 수 있다.
병렬 모드는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들을 병렬 연결하여 생성된 회로를 이용하여 전자 장치들 전부를 작동시키는 전력을 획득하는 모드이다. 배터리 관리 장치는 배터리들이 서로 병렬 연결되도록 스위치를 제어할 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로에 전자 장치들의 구동부를 연결할 수 있다. 전자 장치들의 작동에 필요한 전력이 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 제공되므로, 배터리들 간에 방전되는 전하량이 서로 동일해질 수 있다. 배터리들이 동일하게 사용됨에 따라, 전자 장치들이 협력하여 작동할 수 있는 시간이 증가될 수 있다.
이하에서는 싱글 모드, 개별 모드 및 병렬 모드 각각에서, 전자 장치들 각각에 포함된 배터리 관리 장치들 각각이 대응하는 스위치들을 제어하는 동작을 도 3 내지 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 도 1의 배터리 관리 장치가 싱글 모드에서 스위치들을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참고하면, 배터리 1(112)의 충전 상태는 50%, 용량은 2000mAh, 최대 방전 전류는 2A로, 배터리 2(122)의 충전 상태는 100%, 용량은 4000mAh, 최대 방전 전류는 4A로, 배터리 N의 충전 상태는 70%, 용량은 2000mAh, 최대 방전 전류는 2A라 가정한다. 또한, 구동부 1(111)이 현재 소비하고 있는 전류의 크기는 0.5A로, 구동부 2(121)이 현재 소비하고 있는 전류의 크기는 1A로, 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 크기는 0.5A로써, 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합은 4A 이하인 것으로 가정한다.
배터리 관리 장치는 배터리들의 충전 상태를 비교하여, 배터리들의 충전 상태가 서로 유사한지 여부를 판단할 수 있다. 배터리들의 충전 상태가 서로 유사한지 여부를 판단하기 위하여, 배터리 관리 장치는 배터리들의 충전 상태의 차이를 측정할 수 있다. 도 3을 참고하면, 배터리 1(112) 및 배터리 2(122)의 충전 상태의 차이는 50%, 배터리 1(112) 및 배터리 N의 충전 상태의 차이는 20%, 배터리 2(122) 및 배터리 N의 충전 상태의 차이는 30%이다. 배터리 관리 장치가 서로 다른 두 개의 배터리의 충전 상태의 차이를 측정하므로, N개의 배터리들에 대하여, 배터리 관리 장치는 NC2개의 배터리의 조합으로부터 충전 상태의 차이를 측정할 수 있다.
배터리 관리 장치는 서로 다른 두 개의 배터리의 충전 상태의 차이 중 최대값을 미리 설정된 임계치와 비교하여, 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 병렬 모드에 기초하여 연결할지 여부를 결정할 수 있다. 임계치는 사전에 설정되거나, 경험적으로 설정될 수 있다. 도 3의 실시예에서, 서로 다른 두 개의 배터리의 충전 상태의 차이 중 최대값이 배터리 1(112) 및 배터리 2(122)의 충전 상태의 차이인 50%이고, 임계치는 5%라 가정한다. 배터리들의 충전 상태의 차이의 최대값이 임계치 이상이므로, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 병렬 모드에 기초하여 연결하지 않는 것으로 결정할 수 있다.
배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 병렬 모드에 기초하여 연결하지 않는 것으로 결정한 경우, 전자 장치들이 현재 소비하고 있는 전류의 합, 즉, 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합을 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류와 비교할 수 있다. 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합을 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류와 비교한 결과에 기초하여, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 장치는 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결하는 모드를, 싱글 모드 또는 개별 모드 중 어느 하나로 선택할 수 있다.
보다 구체적으로, 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합이 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류 미만인 경우, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결하는 모드를 싱글 모드로 결정할 수 있다. 도 3을 참고하면, 충전 상태가 100%인 배터리 2(122)가 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리임을 알 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치는 배터리 2(122)의 최대 방전 전류 4A를 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합과 비교할 수 있다. 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합이 4A 이하이므로, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결하는 모드를 싱글 모드로 결정할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 싱글 모드에서, 배터리 관리 장치는 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리를, 전자 장치들 전부에 전력을 공급하는 배터리로 결정할 수 있다. 전자 장치 1(110) 내지 전자 장치 N의 전력과 관련된 정보(배터리 1(112) 내지 배터리 N의 충전 상태, 최대 방전 전류 뿐만 아니라 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하는 전류 등)가 전자 장치 1(110) 내지 전자 장치 N 각각에 포함된 배터리 관리 장치로 공유되므로, 배터리 관리 장치들은 배터리 및 구동부를 연결하는 모드 및 전자 장치들 전부에 전력을 공급할 배터리를 동일하게 결정할 수 있다. 도 3을 참고하면, 전자 장치 1(110) 내지 전자 장치 N 각각에 포함된 배터리 관리 장치는 배터리 및 구동부를 싱글 모드에 따라 연결하는 것으로 결정하고, 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리 2(122)를 전자 장치들 전부에 전력을 공급하는 배터리로 선택할 수 있다.
배터리 관리 장치들은 배터리 및 구동부를 연결하는 모드를 선택한 결과에 기초하여, 대응하는 스위치를 제어할 수 있다. 배터리 2(122)가 전자 장치들 전부에 전력을 공급하는 배터리로 선택되었으므로, 전원 컨트롤러 2(123)는 배터리 2(122)에 연결된 스위치 2(124)를 제어하여, 배터리 2(122) 및 구동부 2(121)를 연결하고, 배터리 2(122)의 전력을 외부로 출력할 수 있다. 예를 들어, 전원 컨트롤러 2(123)는 스위치 2(124)를 제어하여, 스위치 1(114) 내지 스위치 N 모두가 연결될 수 있는 공통 노드에 배터리 2(122)를 연결할 수 있다.
전원 컨트롤러 1(113) 내지 전원 컨트롤러 N 중에서, 전원 컨트롤러 2(123)를 제외한 전원 컨트롤러 x(즉, 1≤x≤N, x≠2)는 스위치 x를 제어하여, 배터리 x를 구동부 x와 분리하고, 구동부 x를 배터리 2(122)와 연결할 수 있다. 도 3을 참고하면, 전원 컨트롤러 1(113)은 스위치 1(114)을 제어하여, 배터리 1(112)을 구동부 1(111)과 분리하고, 스위치 1(114) 내지 스위치 N 모두가 연결될 수 있는 공통 노드에 구동부 1(111)을 연결할 수 있다. 따라서, 충전 상태가 최대인 배터리 2(122)에 저장된 전력이 우선적으로 사용될 수 있다.
시간이 지남에 따라 충전 상태가 최대인 배터리에 저장된 전력이 우선적으로 사용됨으로 인하여, 충전 상태가 최대인 배터리가 변경되는 경우, 배터리 관리 장치는 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결된 배터리를 변경할 수 있다. 예를 들어, 충전 상태가 70%인 배터리 N이 충전 상태가 100%인 배터리 2(122) 다음으로 충전 상태가 큰 배터리인 것으로 가정하자. 배터리 관리 장치는 배터리 2(122)의 충전 상태가 70% 미만이 되는 경우, 배터리 2(122) 대신 배터리 N을 구동부 1(111) 내지 구동부 N과 연결할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, 배터리 관리 장치는 배터리 2(122)의 충전 상태가 배터리 N의 충전 상태와 일치하는 시점에서, 배터리 2(122) 및 배터리 N을 구동부 1(111) 내지 구동부 N과 연결할 수 있다. 이 경우, 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결되는 배터리의 수가 점진적으로 증가하고, 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결되는 하나 이상의 배터리들간에 방전되는 전하량이 서로 동일해질 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 관리 장치는 싱글 모드에서 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결된 배터리를, 충전 상태가 가장 큰 배터리의 충전 상태가 감소함에 따라 증가시킬 수 있다.
구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하는 전류의 크기는 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 수행하는 기능 또는 부하에 따라 변경될 수 있다. 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하는 전류의 크기의 합이 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류(도 3을 참고하면, 배터리 2(122)의 최대 방전 전류 4A)를 초과하는 경우, 배터리가 최대 방전 전류 이상의 전류를 출력함에 따라 고장이 발생될 수 있다. 싱글 모드에서, 배터리 관리 장치는 이러한 상황을 방지하기 위하여, 전자 장치들이 현재 소비하는 전류의 합을 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류와 비교하여, 싱글 모드에서 개별 모드로 변경할지 여부를 결정할 수 있다.
도 4는 도 1의 배터리 관리 장치가 개별 모드에서 스위치들을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참고하면, 배터리 1(112) 내지 배터리 N의 충전 상태, 용량 및 최대 방전 전류는 도 3과 동일한 것으로 가정한다. 다만, 구동부 1(111)이 현재 소비하고 있는 전류의 크기는 2A로, 구동부 2(121)이 현재 소비하고 있는 전류의 크기는 4A로, 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 크기는 2A로써, 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합은 4A 이상인 것으로 가정한다.
배터리 1(112) 내지 배터리 N의 충전 상태가 도 3과 동일하므로, 즉, 배터리들의 충전 상태가 서로 유사하지 않으므로, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 병렬 모드에 기초하여 연결하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 이 경우, 배터리 관리 장치는 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합을 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류와 비교할 수 있다. 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합을 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류와 비교한 결과에 기초하여, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 장치는 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결하는 모드를, 싱글 모드 또는 개별 모드 중 어느 하나로 선택할 수 있다.
보다 구체적으로, 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합이 배터리 1(112) 내지 배터리 N 중에서 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류 이상인 경우, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결하는 모드를 개별 모드로 결정할 수 있다. 도 4를 참고하면, 배터리 관리 장치는 충전 상태가 최대인 배터리 2(122)의 최대 방전 전류 4A를 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합과 비교할 수 있다. 구동부 1(111) 내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합이 4A 이상이므로, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 구동부 1(111) 내지 구동부 N에 연결하는 모드를 개별 모드로 결정할 수 있다.
개별 모드에서, 전원 컨트롤러 x(1≤x≤N)는 스위치 x를 제어하여, 배터리 x를 구동부 x와 연결하고, 배터리 x를 제외한 나머지 배터리들을 구동부 x로부터 분리할 수 있다. 도 4를 참고하면, 전원 컨트롤러 2(123)는 스위치 2(124)를 제어하여, 배터리 2(122)를 구동부 2(121)로 연결하고, 스위치 1(114) 내지 스위치 N 모두가 연결될 수 있는 공통 노드와 구동부 2(121)를 분리함으로써, 배터리 2(122)를 제외한 나머지 배터리들을 구동부 2(121)와 분리할 수 있다.
따라서, 전자 장치들은 배터리들을 공유하지 않는 것처럼 작동할 수 있다. 배터리 관리 장치는 구동부 1(111)내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합을 모니터링함으로써, 배터리 및 구동부를 연결하는 모드를 개별 모드에서 싱글 모드로 변경할 수 있다. 예를 들어, 구동부 1(111)내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합이 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류 이하가 되는 경우, 배터리 관리 장치는 배터리 및 구동부를 연결하는 모드를 개별 모드에서 싱글 모드로 변경할 수 있다. 배터리 관리 장치가 배터리 및 구동부를 연결하는 모드를, 구동부 1(111)내지 구동부 N이 현재 소비하고 있는 전류의 합에 따라 개별 모드 및 싱글 모드 사이에서 전환하기 때문에, 배터리 관리 장치는 전자 장치들의 소비 전력에 능동적으로 대응할 수 있다. 더 나아가서, 배터리 관리 장치는, 배터리가 최대 방전 전류 이상의 전류를 출력함에 따라 고장이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
전자 장치들이 소비하는 전류의 합이 충전 상태가 최대인 배터리의 최대 방전 전류 이상인 시간을 제외한 나머지 시간에서, 배터리 관리 장치가 싱글 모드에 따라 충전 상태가 최대인 배터리의 전력을 우선적으로 사용하므로, 시간이 지남에 따라 배터리들의 충전 상태가 서로 동일해질 수 있다. 배터리들의 충전 상태가 서로 동일해지는 경우, 배터리 관리 장치는 구동부에 배터리를 연결하는 모드를 병렬 모드로 변경할 수 있다.
도 5는 도 1의 배터리 관리 장치가 병렬 모드에서 스위치들을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참고하면, 배터리 1(112) 내지 배터리 N의 충전 상태가 50%로 동일한 것으로 가정한다. 따라서, 배터리들의 충전 상태의 차이는 모두 0%이 될 수 있다. 서로 다른 두 개의 배터리의 충전 상태의 차이 중 최대값이 임계치 5% 미만이므로, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112) 내지 배터리 N을 병렬 모드에 기초하여 연결하는 것으로 결정할 수 있다.
병렬 모드에서, 전원 컨트롤러 x(1≤x≤N)는 스위치 x를 제어하여, 배터리 1(112) 내지 배터리 N 모두를 구동부 x로 연결할 수 있다. 도 5를 참고하면, 전원 컨트롤러 1(113)은 스위치 1(114)을 제어하여, 배터리 1(112)을 구동부 1(111)로 연결하고, 스위치 1(114) 내지 스위치 N 모두가 연결될 수 있는 공통 노드를 구동부 1(111)로 연결할 수 있다. 유사하게, 전원 컨트롤러 2(120) 내지 전원 컨트롤러 N 각각은 스위치 2(124) 내지 스위치 N을 제어할 수 있다. 따라서, 배터리 1(112) 내지 배터리 N 및 구동부 1(111)내지 구동부 N이 스위치 1(114) 내지 스위치 N 모두가 연결될 수 있는 공통 노드에 연결될 수 있다.
바꾸어 말하면, 구동부 1(111)내지 구동부 N은 배터리 1(112) 내지 배터리 N이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 전력을 공급받을 수 있다. 배터리 1(112) 내지 배터리 N이 병렬 연결되므로, 배터리 1(112) 내지 배터리 N에서 방전되는 전하량이 서로 동일해질 수 있다. 따라서, 배터리 1(112) 내지 배터리 N 각각이 동일한 부하로 전력을 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이 전원 컨트롤러는 배터리들의 충전 상태를 퍼센트 단위에 따라 비교할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, 전원 컨트롤러는 배터리의 충전 상태를 퍼센트 단위로 표시된 배터리의 잔량 및 배터리에 저장될 수 있는 전하량의 최대값을 적용한 값을 결정한 다음, 결정된 값을 서로 비교할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 배터리 1(112) 및 배터리 2(122)의 충전 상태를 비교하는 경우, 배터리 관리 장치는 배터리 1(112)의 충전 상태로써, 최대 전하량인 2000mAh에 퍼센트 단위인 배터리 1(112)의 잔량 50%를 적용한 2000mAh × 50% = 1000mAh를 배터리 2(122)의 충전 상태인 4000mAh × 100% = 4000mAh와 비교할 수 있다. 배터리의 잔량 및 배터리에 저장될 수 있는 최대 전하량을 적용한 값을 서로 비교한 결과에 기초하여, 전원 컨트롤러가 싱글 모드, 개별 모드 또는 병렬 모드를 선택하는 것은 도 3 내지 도 5에서 설명한 바와 유사하게 수행될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 배터리들은 충전 상태가 서로 동일해진 다음에 병렬 연결되므로, 충전 상태가 서로 다른 배터리들이 연결됨에 따라 발생되는 배터리의 불필요한 방전 또는 발열이 방지될 수 있다. 배터리의 불필요한 방전 또는 발열의 예로, 충전 상태가 상대적으로 큰 배터리가 충전 상태가 상대적으로 작은 배터리를 충전함에 따라 발생되는 방전 및 발열이 있다. 배터리의 불필요한 방전 또는 발열이 방지됨에 따라, 배터리들을 사용할 수 있는 시간, 즉, 전자 장치들을 사용할 수 있는 시간이 증가될 수 있다.
더 나아가서, 전자 장치들이 하나의 기능을 협력적으로 수행하는 상황에서, 전자 장치들 중 어느 하나의 배터리가 방전됨에 따라 나머지 전자 장치들도 기능의 수행을 중단해야 하는 상황이 방지될 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 전자 장치들에서 소비되는 전류 및 전자 장치들에 포함된 배터리들의 잔량을 시간에 따라 도시한 도면이다. 이하에서는 전자 장치 1 및 전자 장치 2가 서로 연결되어 있는 것으로 가정한다. 도 6을 참고하면, 전자 장치 1이 소비하는 전류를 시간에 따라 나타낸 곡선(611) 및 전자 장치 2가 소비하는 전류를 시간에 따라 나타낸 곡선(612)이 도시된다. 더 나아가서, 전자 장치 1이 소비하는 전류 및 전자 장치 2가 소비하는 전류의 합을 시간에 따라 나타낸 곡선(613)이 도시된다.
전자 장치 1에 포함된 배터리를 배터리 1이라하고, 전자 장치 2에 포함된 배터리를 배터리 2라 한다. 이하에서는 배터리 1의 최대 방전 전류를 2A, 배터리 2의 최대 방전 전류를 4A라 가정한다. 전자 장치 1 및 전자 장치 2에 포함된 배터리 관리 장치들은 배터리 1 및 배터리 2의 잔량을 관리할 수 있다. 도 6을 참고하면, 배터리 1의 잔량을 시간에 따라 나타낸 곡선(621) 및 배터리 2의 잔량을 시간에 따라 나타낸 곡선(622)이 도시된다.
시점 t0에서, 배터리 1의 잔량이 50%이고, 배터리 2의 잔량이 100%이므로, 배터리 관리 장치가 시점 t0에서 측정한 배터리 1 및 배터리 2의 잔량의 차이는 50%이다. 배터리 관리 장치는 배터리 1 및 배터리 2의 잔량의 차이가 0%가 아닌 경우, 바꾸어 말하면, 서로 연결된 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 잔량이 서로 동일하지 않는 경우, 병렬 모드가 아닌 싱글 모드 또는 개별 모드에 따라 배터리 1 및 배터리 2의 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리 관리 장치는 서로 연결된 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 잔량의 차이를 미리 설정된 임계치와 비교할 수 있다. 배터리들의 잔량의 차이가 미리 설정된 임계치 이상인 경우, 배터리 관리 장치는 병렬 모드가 아닌 싱글 모드 또는 개별 모드에 따라 배터리들의 전력을 전자 장치들로 공급할 수 있다.
시점 t0에서, 배터리 1 및 배터리 2의 잔량의 차이가 0%가 아니므로, 배터리 관리 장치는 배터리 1 및 배터리 2의 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급하는 모드를 싱글 모드 및 개별 모드 중에서 선택할 수 있다. 배터리 관리 장치는 전자 장치 1 및 전자 장치 2에서 소비되는 전력과 관련된 정보 및 배터리 1 및 배터리 2 중에서 잔량이 가장 많은 배터리가 공급할 수 있는 전력과 관련된 정보에 기초하여, 싱글 모드 및 개별 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 전자 장치 1 및 전자 장치 2가 현재 소비하고 있는 전류의 합 및 배터리 1 및 배터리 2 중에서 잔량이 가장 많은 배터리의 최대 방전 전류를 비교함으로써, 싱글 모드 및 개별 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
전자 장치 1 및 전자 장치 2가 현재 소비하고 있는 전류의 합이 배터리 1 및 배터리 2 중에서 잔량이 가장 많은 배터리의 최대 방전 전류 보다 작은 경우, 배터리 관리 장치는 싱글 모드에 따라 배터리들의 전력을 전자 장치들로 공급할 수 있다. 더 나아가서, 배터리 관리 장치는 전자 장치 1 및 전자 장치 2 모두를 작동시키는 배터리를, 배터리 1 및 배터리 2 중에서 잔량이 가장 많은 배터리로 결정할 수 있다. 도 6을 참고하면, 시점 t0에서 잔량이 가장 많은 배터리는 잔량이 100%인 배터리 2임을 알 수 있다. 시점 t0에서, 전자 장치 1 및 전자 장치 2의 소비 전류의 합이 배터리 2의 최대 방전 전류 4A 보다 작으므로, 배터리 관리 장치는 싱글 모드에 따라, 잔량이 가장 많은 배터리 2의 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급할 수 있다. 배터리 관리 장치가 잔량이 가장 많은 배터리 2의 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급하기 위하여 스위치를 제어하는 동작은 도 3에서 설명한 바와 유사하게 수행될 수 있다.
배터리 관리 장치는 배터리들의 잔량 및 전자 장치들의 소비 전류의 합을 추적하여, 배터리들과 전자 장치들을 연결하는 모드를 싱글 모드, 개별 모드 및 병렬 모드 사이에서 변경할 수 있다. 도 6을 참고하면, 시점 t1에서, 전자 장치 1 및 전자 장치 2가 현재 소비하고 있는 전류의 합이 배터리 2의 최대 방전 전류 4A를 초과하는 것으로 가정하자. 전자 장치 1 및 전자 장치 2가 현재 소비하고 있는 전류의 합이 배터리 1 및 배터리 2 중에서 잔량이 가장 많은 배터리의 최대 방전 전류를 초과하는 작은 경우, 배터리 관리 장치는 개별 모드에 따라 배터리들의 전력을 전자 장치들로 공급할 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치는 시점 t1부터 배터리 1의 전력을 전자 장치 1로 배터리 2의 전력을 전자 장치 2로 공급할 수 있다. 따라서, 시점 t1부터 배터리 1 및 배터리 2 모두의 전력이 사용되므로, 배터리 1 및 배터리 2의 잔량이 모두 줄어들 수 있다. 배터리 관리 장치가 개별 모드에서 배터리 1의 전력을 전자 장치 1로 배터리 2의 전력을 전자 장치 2로 공급하는 동작은 도 4에서 설명한 바와 유사하게 수행될 수 있다.
개별 모드에서, 전자 장치들이 소비하는 전류가 서로 다르므로, 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리가 변경될 수 있다. 도 6을 참고하면, 시점 t2 이전에서, 배터리 2의 잔량이 배터리 1의 잔량보다 크지만, 시점 t2 이후부터, 배터리 1의 잔량이 배터리 2의 잔량 보다 크게되는 것으로 가정한다. 따라서, 시점 t2 이후부터, 배터리 관리 장치는 배터리 1의 최대 방전 전류 2A와 전자 장치 1 및 전자 장치 2의 소비 전류의 합을 비교할 수 있다. 시점 t3에서, 전자 장치 1 및 전자 장치 2의 소비 전류의 합이 배터리 1의 최대 방전 전류 2A 이하로 감소하므로, 배터리 관리 장치는 시점 t3부터 싱글 모드에 따라 배터리 1의 전력을 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급할 수 있다. 따라서, 시점 t3 이후부터, 배터리 2의 잔량은 변하지 않고, 배터리 1의 잔량만이 줄어들 수 있다.
서로 연결된 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 잔량이 동일한 경우, 배터리 관리 장치는 병렬 모드에 따라 배터리 1 및 배터리 2의 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리 관리 장치는 서로 연결된 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 잔량의 차이를 미리 설정된 임계치와 비교할 수 있다. 배터리들의 잔량의 차이가 미리 설정된 임계치 미만인 경우, 배터리 관리 장치는 병렬 모드에 따라 배터리들의 전력을 전자 장치들로 공급할 수 있다.
도 6을 참고하면, 시점 t4에서, 배터리 1의 잔량 및 배터리 2의 잔량이 30%로 동일한 값이 될 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치는 시점 t4부터 병렬 모드에 따라 배터리 1 및 배터리 2를 병렬 연결한 다음, 배터리 1 및 배터리 2를 병렬 연결하여 생성된 회로에서 출력되는 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급할 수 있다. 배터리 관리 장치가 배터리 1 및 배터리 2를 병렬 연결하고, 배터리 1 및 배터리 2를 병렬 연결하여 생성된 회로에서 출력되는 전력을 전자 장치 1 및 전자 장치 2로 공급하는 동작은 도 5에서 설명한 바와 유사하게 수행될 수 있다.
전자 장치 1 및 전자 장치 2가 배터리 1 및 배터리 2를 병렬 연결하여 생성된 회로로부터 전력을 공급받으므로, 배터리 1 및 배터리 2는 병렬 모드에서 동일한 양의 전력을 출력할 수 있다. 도 6을 참고하면, 시점 t4 이후부터 배터리 1 및 배터리 2의 잔량이 동일한 속도로 줄어들 수 있다. 따라서, 잔량이 상대적으로 적은 배터리 2가 먼저 소진되지 않게 되므로, 전자 장치 1 및 전자 장치 2를 동시에 사용할 수 있는 시간이 증가할 수 있다.
요약하면, 배터리를 포함하고, 서로 연결된 복수의 전자 장치들 각각은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다. 배터리 관리 장치는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 전력을 전자 장치들이 공유하게 만들 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 배터리들의 충전 상태를 비교하여, 배터리들을 전자 장치들로 연결하는 모드 또는 방식을 변경할 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리들 중에서 가장 많은 전하가 충전된 배터리에 전자 장치들 전부를 연결함으로써, 가장 많은 전하가 충전된 배터리를 우선적으로 방전시킬 수 있다. 전자 장치들이 우선적으로 방전되는 배터리가 최대로 출력할 수 있는 전류보다 많은 전류를 사용하는 경우, 배터리 관리 장치는 전자 장치들 각각을 전자 장치들 각각에 포함된 배터리로 연결할 수 있다. 가장 많은 전하가 충전된 배터리가 우선적으로 방전됨에 따라 배터리들의 충전 상태가 균형을 이루게 되면, 배터리 관리 장치는 배터리들을 병렬 연결하여 생성된 회로를 이용하여, 배터리들에서 동일한 크기로 출력되는 전류를 전자 장치들에 공급할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 관리 장치는 사용자의 보행을 보조하는 보행 보조 장치에 포함될 수 있다. 배터리 관리 장치가 적용된 보행 보조 장치들은 사용자의 서로 다른 신체 부위에 부착되어, 사용자의 보행을 보조하는 기능을 서로 협력하여 수행할 수 있다. 배터리 관리 장치는 보행 보조 장치의 배터리와 분리되고, 배터리의 단자와 연결될 수 있는 별도의 보드(예를 들어, 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board))의 형태로 보행 보조 장치에 탑재될 수 있다. 또는 배터리 관리 장치는 보드 및 배터리가 일체화된 팩 형태로 구현되어 보행 보조 장치에 탑재될 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)이 사용자에게 장착된 일 예를 도시한 도면이다. 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)은 사용자가 관절에 개별적으로 착용할 수 있는 웨어러블 전자 장치이다.
도 7을 참고하면, 보행 보조 장치(710)는 사용자의 고관절 주위에 위치되어, 고관절의 굽힘(flexion) 및/또는 신장(extension) 운동을 보조하거나, 또는 사용자가 상체 자세를 유지하도록 보조할 수 있다. 보행 보조 장치들(720, 730) 각각은 사용자의 양 무릎에 위치되어, 무릎 관절의 굽힘 및/또는 신장 운동을 보조하거나, 또는 사용자의 무릎에 인가되는 충격량을 흡수할 수 있다. 보행 보조 장치들(740, 750) 각각은 사용자의 양 발목에 위치되어, 사용자의 발목관절의 발바닥 굽힘(Plantar-flexion) 및/또는 발등 굽힘(Dorsi-flexion)을 보조하거나, 또는 사용자의 체중을 지지할 수 있다. 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)은 연결 장치를 통해 물리적으로 결합될 수 있다.
보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)은 독립적으로 사용될 뿐만 아니라, 서로 상호 작용하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)은 사용자의 동작(예를 들어, 걷는 동작, 앉는 동작 및 서는 동작 등)을 보조하기 위하여 서로 상호 작용할 수 있다. 사용자의 동작을 보조하기 위하여, 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각은 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각이 위치된 신체 부위의 움직임을 모터를 포함할 수 있다. 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각은 포함된 모터를 제어하는 모터 컨트롤러 및 모터에 전력을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 7을 참고하면, 보행 보조 장치(710)는 사용자의 골반 또는 고관절을 지지하는 프레임들의 각도를 조절함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하는 모터들(711, 712)을 포함할 수 있다. 보행 보조 장치(710)는 모터(711, 712)의 움직임을 제어하는 모터 컨트롤러를 포함할 수 있다. 보행 보조 장치(710)는 모터들(711, 712) 및 모터 컨트롤러를 작동시키는데 필요한 전력을 저장하는 배터리를 포함할 수 있다.
보행 보조 장치들(720, 730) 각각은, 보행 보조 장치들(720, 730) 각각이 위치된 좌측 무릎 및 우측 무릎 주변의 허벅지 또는 정강이를 지지하는 프레임들의 각도를 조절함으로써, 사용자의 무릎 관절의 움직임을 보조하는 모터들(721, 731)을 포함할 수 있다. 보행 보조 장치들(720, 730)은 모터들(721, 731)의 움직임을 제어하는 모터 컨트롤러를 포함할 수 있다. 보행 보조 장치들(720, 730) 각각은 모터들(721, 731) 및 모터 컨트롤러를 작동시키는데 필요한 전력을 저장하는 배터리를 포함할 수 있다.
보행 보조 장치들(740, 750) 각각은, 보행 보조 장치들(740, 750) 각각이 위치된 좌측 발목 및 우측 발목 주변의 정강이 또는 발바닥을 지지하는 프레임들의 각도를 조절함으로써, 사용자의 발목 관절의 움직임을 보조하는 모터들(741, 751)을 포함할 수 있다. 보행 보조 장치들(740, 750)은 모터들(741, 751)의 움직임을 제어하는 모터 컨트롤러를 포함할 수 있다. 보행 보조 장치들(740, 750) 각각은 모터들(741, 751) 및 모터 컨트롤러를 작동시키는데 필요한 전력을 저장하는 배터리를 포함할 수 있다.
더 나아가서, 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)이 보다 긴 시간동안 사용자의 동작을 보조할 수 있도록, 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각은 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들에 저장된 전력을 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)로 분배하는 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다. 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들에 충전된 전하량이 서로 다른 경우, 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리 관리 장치들은, 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750)이 배터리들의 전하량을 공유할 수 있도록, 배터리들과 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 사이의 연결을 제어할 수 있다.
배터리 관리 장치들은 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들의 충전 상태(예를 들어, 배터리들의 잔량, 배터리들에 충전된 전하량 등)를 비교하여, 배터리들과 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 사이의 연결을 싱글 모드, 개별 모드 및 병렬 모드 중 어느 모드에 따라 제어할지를 결정할 수 있다. 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들의 충전 상태가 상이한 경우, 배터리 관리 장치들은 싱글 모드 또는 개별 모드에 따라 배터리들과 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 사이의 연결을 제어함으로써, 배터리들의 충전 상태를 서로 동일하게 만들 수 있다. 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들의 충전 상태가 서로 동일한 경우, 배터리 관리 장치들은 병렬 모드에 따라 배터리들과 보행 보조 장치들(710, 720, 730, 740, 750) 사이의 연결을 제어함으로써, 배터리들에 충전된 전력을 균등하게 사용할 수 있다.
추가적으로, 배터리 관리 장치는 보행 보조 장치가 위치된 신체 부위의 움직임을 고려하여, 보행 보조 장치에 포함된 배터리를 이동시킬 것을 사용자에게 요청할 수 있다. 사용자의 발목 및 무릎에 위치된 보행 보조 장치들(720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들의 무게는 발목 및 무릎의 움직임을 방해하거나, 또는 발목 및 무릎의 움직임에 부담을 줄 수 있다. 보행 보조 장치들(720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들의 무게가 발목 또는 무릎에 주는 부담은 발목 및 무릎이 활발하게 움직일수록 증가할 수 있다. 보행 보조 장치들(720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리 관리 장치들은 배터리들의 무게가 발목 또는 무릎에 주는 부담을 줄일 수 있도록, 보행 보조 장치들(720, 730, 740, 750) 각각에 포함된 배터리들을 다른 보행 보조 장치(예를 들어, 고관절에 위치된 보행 보조 장치(710))로 이동시킬 것을 사용자에게 요청할 수 있다.
고관절에 위치된 보행 보조 장치(710)는 다른 보행 보조 장치(예를 들어, 사용자의 발목 및 무릎에 위치된 보행 보조 장치들(720, 730, 740, 750))의 배터리를 거치할 수 있는 추가 배터리 거치대를 포함할 수 있다. 사용자가 보행 보조 장치들(720, 730, 740, 750) 중 적어도 하나에 포함된 배터리를 보행 보조 장치(710)의 추가 배터리 거치대로 이동시키는 동안, 보행 보조 장치(710)의 배터리 관리 장치는 보행 보조 장치들(720, 730, 740, 750) 중에서 배터리가 분리된 보행 보조 장치로 전력을 공급할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 발목에 위치한 보행 보조 장치(740)의 배터리를 보행 보조 장치(710)의 추가 배터리 거치대로 이동시키는 동안, 보행 보조 장치(710)의 배터리 관리 장치는 보행 보조 장치(710)의 배터리를 보행 보조 장치(740)로 연결할 수 있다. 따라서, 보행 보조 장치(740)의 배터리가 보행 보조 장치(740)로부터 분리되더라도, 보행 보조 장치(740)는 보행 보조 장치(710)의 배터리로부터 전력을 끊김없이 수신할 수 있다.
도 8은 사용자의 서로 다른 신체 부위에 부착되는 보행 보조 장치에 포함된 배터리 관리 장치가 수행하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참고하면, 단계(810)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 사용자가 착용한 보행 보조 장치가 1개를 초과하는지 판단할 수 있다. 사용자가 서로 다른 신체 부위에 착용한 복수의 보행 보조 장치들을 서로 연결하는 경우, 보행 보조 장치들은 이더캣 또는 CAN에 기초하여 서로를 탐지할 수 있다.
복수의 보행 보조 장치들이 사용자에게 착용된 경우, 단계(820)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 사용자에게, 추가 거치대를 포함하는 보행 보조 장치로 다른 보행 보조 장치들의 배터리를 이동시킬 것을 요청할 수 있다. 배터리 관리 장치가 보행 보조 장치에 포함된 배터리를 다른 보행 보조 장치로 이동시킬 것을 사용자에게 요청하는 동작은, 보행 보조 장치에 포함된 스피커를 통하여 사용자에게 음성 신호를 출력하거나, 보행 보조 장치에 포함된 디스플레이를 통하여 사용자에게 텍스트 또는 이미지를 출력하거나, 보행 보조 장치와 무선 연결된 단말(예를 들어, 사용자의 휴대 전화, 스마트패드, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 워치 등)에 의해 수행될 수 있다. 사용자가 보행 보조 장치의 배터리를 이동시키는 동안, 배터리 관리 장치는 배터리가 분리되지 않은 보행 보조 장치의 전력을 배터리가 분리된 보행 보조 장치로 전달할 수 있다.
사용자가 보행 보조 장치의 배터리를 이동시킨 다음, 단계(830)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 배터리들의 충전 상태를 탐지할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치는 배터리가 저장될 수 있는 최대 전하량 대비 배터리에 남아 있는 전하량의 비율인 배터리의 잔량을 탐지할 수 있다.
도 8을 참고하면, 단계(840)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 탐지된 배터리들의 충전 상태에 기초하여, 배터리들을 보행 보조 장치들에 연결할 모드를 결정할 수 있다. 배터리 관리 장치는 상기 모드를 싱글 모드, 개별 모드 또는 병렬 모드 중에서 선택할 수 있다. 배터리 관리 장치가 싱글 모드, 개별 모드 또는 병렬 모드 중에서 선택한 결과는 음성 신호 또는 보행 보조 장치들 중 어느 하나에 포함된 디스플레이를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 단계(850)에서, 일실시예에 따른 배터리 관리 장치는 선택된 모드에 기초하여 배터리들의 전력을 보행 보조 장치들로 공급할 수 있다.
배터리들의 충전 상태가 서로 동일한 경우, 배터리 관리 장치는 병렬 모드에 기초하여 배터리들을 보행 보조 장치들에 연결할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 배터리들을 병렬 연결하여 보행 보조 장치들로 전력을 공급하는 회로를 생성할 수 있다. 배터리들이 서로 병렬 연결되므로, 배터리 관리 장치는 배터리들을 동일하게 사용하여 보행 보조 장치들로 전력을 공급할 수 있다.
배터리들의 충전 상태가 서로 동일하지 않은 경우, 배터리 관리 장치는 싱글 모드 또는 개별 모드에 기초하여 배터리들을 보행 보조 장치들에 연결할 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리들 중에서 가장 많은 전하가 충전된 배터리를 식별할 수 있다. 배터리 관리 장치는 보행 보조 장치들이 현재 소비하고 있는 전류의 합을 식별된 배터리의 최대 방전 전류와 비교할 수 있다.
전류의 합이 최대 방전 전류 미만인 경우, 배터리 관리 장치는 싱글 모드에 기초하여 식별된 배터리를 보행 보조 장치들에 연결할 수 있다. 이 경우, 식별된 배터리를 제외한 나머지 배터리들은 보행 보조 장치들과 분리될 수 있다. 따라서, 가장 많은 전하가 충전된 배터리에 저장된 전하가 우선적으로 출력될 수 있다. 전류의 합이 최대 방전 전류 이상인 경우, 배터리 관리 장치는 개별 모드에 기초하여, 배터리들을 대응하는 보행 보조 장치에 연결할 수 있다. 따라서, 가장 많은 전하가 충전된 배터리가 최대 방전 전류 이상의 전류를 출력하는 것으로 인한 고장이 방지될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다
110: 전자 장치 1
111: 구동부 1
112: 센서부 1
113: 컨트롤러 1
114: 통신기 1
120: 전자 장치 2
121: 구동부 2
122: 센서부 2
123: 컨트롤러 2
124: 통신기 2
130: 전자 장치 N
131: 구동부 N
132: 센서부 N
133: 컨트롤러 N
134: 통신기 N

Claims (20)

  1. 서로 다른 위치에 존재하는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들과 관련된 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 배터리들의 잔량을 비교하는 단계;
    상기 배터리들의 잔량을 비교한 결과에 기초하여, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 결정하는 단계
    를 포함하는 배터리 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는,
    상기 배터리들 각각에 남아 있는 전하량, 상기 배터리들 각각에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 및 상기 전자 장치의 소비 전류 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    상기 배터리들의 잔량간의 차이 중에서 최대값을 미리 설정된 임계치와 비교하는 배터리 관리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 최대값이 상기 임계치 이하인 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 수신하는 병렬 모드로 결정하는 배터리 관리 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    상기 최대값이 상기 임계치를 초과하는 경우, 상기 전자 장치들의 소비 전류의 합을 상기 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값과 비교하는 배터리 관리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값보다 작은 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 잔량이 가장 많은 배터리로부터 수신하는 싱글 모드로 결정하는 배터리 관리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 이상인 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치들 각각에서 사용되는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들로부터 수신하는 개별 모드로 결정하는 배터리 관리 방법.
  8. 전자 장치에 포함된 배터리 관리 장치에 있어서,
    상기 전자 장치를 작동시키는 전력을, 상기 전자 장치에 포함된 배터리 또는 상기 전자 장치와 연결된 하나 이상의 다른 전자 장치에 포함된 배터리로부터 수신할지 여부를 결정하는 전원 컨트롤러; 및
    상기 전자 장치에 포함된 배터리에 연결되고, 상기 전원 컨트롤러에 의해 제어되는 스위치
    를 포함하고,
    상기 전원 컨트롤러는,
    상기 전자 장치에 포함된 배터리 및 상기 하나 이상의 다른 전자 장치에 포함된 배터리와 관련된 정보를 획득하고,
    상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 전자 장치에 포함된 배터리 및 상기 하나 이상의 다른 전자 장치에 포함된 배터리의 잔량을 서로 비교하고,
    배터리의 잔량을 서로 비교한 결과에 기초하여, 상기 전자 장치가 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 결정하는 배터리 관리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전원 컨트롤러는,
    배터리들의 잔량간의 차이의 최대값을 미리 설정된 임계치와 비교하는 배터리 관리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전원 컨트롤러는,
    상기 최대값이 상기 임계치 이하인 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치를 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 수신하는 병렬 모드로 결정하는 배터리 관리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전원 컨트롤러는,
    상기 최대값이 상기 임계치를 초과하는 경우, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치의 소비 전류의 합을 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값과 비교하는 배터리 관리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전원 컨트롤러는,
    상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값보다 작은 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 잔량이 가장 많은 배터리로부터 수신하는 싱글 모드로 결정하는 배터리 관리 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전원 컨트롤러는,
    상기 소비 전류의 합이 상기 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 이상인 경우, 상기 모드를, 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에서 사용되는 전력을 상기 전자 장치 및 상기 다른 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들로부터 수신하는 개별 모드로 결정하는 배터리 관리 장치.
  14. 서로 다른 위치에 존재하는 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들의 잔량을 측정하는 단계;
    상기 측정된 잔량을 비교하여, 상기 배터리들의 잔량이 서로 유사한지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 잔량이 서로 유사한지 여부에 기초하여, 상기 전자 장치를 작동시키는 전력을 수신하는 모드를 결정하는 단계
    를 포함하는 배터리 관리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치보다 작은 경우, 상기 배터리들의 잔량이 서로 유사한 것으로 결정하는 배터리 관리 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들이 병렬 연결되어 생성된 회로로부터 수신하는 병렬 모드로 결정하는 단계;
    상기 모드를, 상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중 어느 하나로부터 수신하는 싱글 모드로 결정하는 단계; 및
    상기 모드를, 상기 전자 장치들 각각에서 사용되는 전력을 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들로부터 수신하는 개별 모드로 결정하는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 병렬 모드로 결정하는 단계는,
    상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치 이하인 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 상기 병렬 모드로 결정하는 배터리 관리 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 개별 모드로 결정하는 단계는,
    상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치를 초과하고, 상기 전자 장치들의 소비 전류의 합이 상기 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값 이상인 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 상기 개별 모드로 결정하는 배터리 관리 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 싱글 모드로 결정하는 단계는,
    상기 배터리들의 잔량간의 차이의 최대값이 미리 설정된 임계치를 초과하고, 상기 전자 장치들의 소비 전류의 합이 상기 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리에서 출력될 수 있는 전류의 최대값보다 작은 경우, 상기 전자 장치들이 상기 배터리들로부터 전력을 수신하는 모드를 상기 싱글 모드로 결정하는 배터리 관리 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 싱글 모드로 결정하는 단계는,
    상기 전자 장치들 전부를 동작시키는 전력을 제공하는 배터리를, 상기 전자 장치들 각각에 포함된 배터리들 중에서 잔량이 가장 많은 배터리로 결정하는 배터리 관리 방법.
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