KR20190117740A - 동적 배터리 전원 관리 - Google Patents
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Abstract
동적 배터리 전원 관리를 위한 기계 판독 가능 매체를 포함하는 방법, 시스템 및 디바이스가 개시된다. 일부 구현에서, 배터리에 의해 구동되는 전자 디바이스는 배터리에 의해 제공되는 전압과 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지한다. 전자 디바이스는 배터리의 현재 상태를 결정한다. 전자 디바이스는 감지된 전압과 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정한다. 전자 디바이스는 배터리로부터 인출되는 전류를 전류 제한 이하로 유지하기 위해 전자 디바이스의 전원 사용을 관리한다.
Description
배터리 구동 전자 디바이스는 종종 배터리 전원 사용량을 조절하기 위해 전원 관리 시스템을 구현한다. 일부 조건 하에서 전원 관리 시스템은 디바이스 셧-다운을 방지하기 위해 배터리로부터 인출될 수 있는 전류를 제한할 수 있다.
일부 구현에서, 배터리 구동 전자 디바이스는 배터리 충전 상태, 배터리 수명 및 배터리 온도와 같은 변화되는 조건을 처리하기 위해 시간에 따라 변하는 전류 제한을 결정할 수 있다. 배터리와 시스템 조건은 반복되는 간격으로 감지되어 동적 최대 전류 제한을 결정하는데 사용될 수 있다. 동적 최대 전류 제한은 감지된 배터리 및 시스템 조건이 변경되면 시간 경과에 따라 변할 수 있다. 디바이스 전원 관리 시스템은 배터리 전압이 허용 가능한 레벨 이하로 떨어지게 하는 전류 레벨을 피하면서 성능을 향상시키기 위해 동적 최대 전류 제한 또는 다른 동적 전류 제한을 적용할 수 있다.
일부 이전 디바이스에서, 전원 관리 시스템은 고정(된) 저전류 제한을 적용한다. 고정 저전류 제한은 최악의 배터리 조건에 해당할 수 있다. 예를 들어, 배터리의 실제 특성을 사용하는 대신에 그리고 현재의 배터리 임피던스를 평가하지 않고, 일부 디바이스는 오래되고 차가우며 배터리 충전량이 적은 배터리를 이용하여 저전압(undervoltage)을 피할 수 있는 고정된 제한을 설정한다. 디바이스 전원 관리 시스템에 적용되는 경우, 고정 저전류 제한은 디바이스 성능을 조절하여, 배터리 사용 시간(runtime)을 연장하고 저전압 조건을 피한다. 그러나, 실제 배터리 조건이 예상된 최악의 배터리 조건보다 나은 경우, 고정 저전류 제한은 디바이스를 과조절하여, 저전압 조건을 피하기 위해 실제로 필요한 것보다 더 많이 디바이스 성능을 감소시킨다.
본 출원의 기술은 디바이스가 배터리 조건이 변화함에 따라 전류 제한값을 동적으로 조절할 수 있게 함으로써 고정된 전류 임계치의 불필요한 성능 감소를 피할 수 있다. 예를 들어, 배터리 임피던스는 수명, 온도 및 기타 요인에 따라 달라 지므로 디바이스는 그 변화를 감지하고 이에 따라 전류 제한을 변경할 수 있다. 이를 통해 일반적인 고정(된) 전류 제한보다 높은 전류를 허용함으로써 디바이스 성능이 불필요하게 저하되는 것을 피할 수 있다. 최악의 배터리 조건이 아닌 실제 감지된 배터리 조건에 기초하여 전류 제한을 결정 및 적용함으로써 디바이스는 디바이스 성능 향상을 달성하면서 저전압 상태를 초래할 수 있는 전류 스파이크를 피할 수 있다.
일부 구현에서, 디바이스는 사용자가 맞춤형 전류 제한을 선택할 수 있게 할 수 있다. 맞춤형 제한은 동적 최대 전류 제한 및 고정 저전류 제한 사이에 있을 수 있다. 사용자가 고성능에 대한 선호를 나타내면, 디바이스는 최대 전류 제한을 선택하여 실제 배터리 조건이 주어졌을 때 가능한 최고 디바이스 성능을 허용할 수 있다. 한편, 사용자가 긴 배터리 수명에 대한 선호를 나타내면, 전자 디바이스는 고정 저전류 제한을 선택하여 가장 긴 배터리 사용시간을 제공할 수 있다. 디바이스는 최대 동적 전류 제한과 고정 저전류 제한 사이의 전류 제한을 설정하여 디바이스 성능과 배터리 사용시간 간의 절충을 제공할 수 있다. 이는 사용자가 선택한 설정에 따라 변경되는 성능과 사용시간 사이의 균형을 유지하도록 한다. 이 전류 제한 또는 균형은 사용자가 구성할 수 있다.
하나의 일반적인 양태에서, 전자 디바이스는 배터리; 배터리에 의해 제공되는 전압과 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지하도록 구성된 하나 이상의 센서; 및 전원 관리 시스템을 포함하고, 전원 관리 시스템은 하나 이상의 센서를 사용하여, 배터리에 의해 제공되는 전압과 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지하고; 배터리의 현재 상태(특히 예를 들어 완전 충전된 상태의 백분율로서 충전 상태를 포함)를 결정하고; 감지된 전압, 감지된 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하고; 그리고 배터리로부터 인출되는 전류를 전류 제한 이하로 유지하기 위해 전자 디바이스의 전원 사용의 감소를 개시하도록 구성된다.
구현은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 전자 디바이스는 모바일 전화기이다. 일부 구현에서, 배터리의 충전 상태는 배터리에 제어된 방전을 적용하거나 배터리의 충전 및/또는 방전 동안 쿨롱 카운팅에 의해 결정될 수 있다.
일부 구현에서, 전원 관리 시스템은 (i) 배터리에 의해 제공된 전압과 전류를 감지하는 단계와 그리고 (ii) 배터리의 현재 상태를 결정하는 단계를 포함하는 측정 사이클을 주기적으로 반복하여, 주기적으로 반복되는 측정 사이클 동안 획득된 데이터에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 조정하도록 구성된다.
일부 구현에서, 전자 디바이스는 전압 임계치를 가지며, 전자 디바이스는 전압 임계치보다 작은 전압을 검출하는 것에 응답하여 전원을 차단하도록 구성된다.
일부 구현에서, 전원 관리 시스템은 배터리의 개방 회로 전압을 나타내는 데이터를 획득함으로써 배터리의 현재 상태를 나타내는 데이터를 획득하도록 구성된다.
일부 구현에서, 전원 관리 시스템은 배터리의 충전 상태 및 배터리 온도를 나타내는 데이터를 획득하는 단계와; 배터리의 표시된 충전 상태 및 배터리의 표시된 온도에 대응하는 개방 회로 전압을 결정하는 단계에 의해, 배터리의 개방 회로 전압을 획득하도록 구성된다. 이것은 룩-업 테이블을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 구현에서, 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하기 위해, 전원 관리 시스템은 감지된 전압, 감지된 전류 및 결정된 배터리의 상태에 기초하여, 배터리에 의해 제공된 전압이 사전 결정된 전압 임계치 이하로 떨어지지 않고 배터리가 제공할 수 있는 전류량을 나타내는 최대 전류 임계치을 결정하도록 구성된다.
일부 구현에서, 전원 관리 시스템은 감지된 전압 및 전류에 기초하여 배터리의 배터리 임피던스를 결정하고, 그 배터리 임피던스를 사용하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하도록 구성된다.
일부 구현에서, 전자 디바이스는 전자 디바이스 사용자의 전원 관리 선호도를 나타내는 사용자 입력을 수신하는 사용자 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 전원 관리 시스템은 사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시된 전원 관리 선호도에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현에서, 전원 관리 시스템은 전자 디바이스에 대한 제1 전류 임계치을 결정하는 단계와; 감지된 전압, 감지된 전류 및 결정된 배터리 상태에 기초하여 제1 전류 임계치보다 큰 최대 전류 임계치을 결정하는 단계와; 그리고 전자 디바이스에 대한 전류 제한으로서, 사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시된 전원 관리 선호도에 기초하여 제1 전류 임계치로부터 최대 전류 임계치까지의 전류 제한을 선택하는 단계에 의해 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하도록 구성된다.
일부 구현에서, 전류 제한을 선택하는 단계는 사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시된 전원 관리 선호도에 기초하여, 제1 전류 임계치보다 크고 최대 전류 임계치보다 작은 전류 제한을 선택하는 단계를 포함한다.
일부 구현에서, 전원 관리 시스템은 전자 디바이스의 디스플레이를 디밍하는 단계와; 전자 디바이스의 하나 이상의 구성 요소에 공급되는 전류를 감소시키는 단계와; 전자 디바이스의 하나 이상의 동작 블록에 공급되는 전압을 감소시키는 단계와; 전자 디바이스의 하나 이상의 처리 유닛의 클럭 주파수를 감소시키는 단계; 또는 전자 디바이스의 하나 이상의 구성 요소를 비활성화하는 단계 중 하나 이상으로 전자 디바이스의 전원 사용의 감소를 개시하도록 구성된다.
다른 일반적인 양태에서, 시스템 또는 디바이스는 배터리-구동 전자 디바이스의 전원을 관리하도록 구성된 하나 이상의 전자 디바이스를 포함하고, 시스템은 전자 디바이스의 배터리에 의해 제공되는 전압과 전자 디바이스의 배터리에 의해 제공되는 전류를 획득하고; 전자 디바이스의 배터리의 현재 상태(특히 충전 상태를 포함)를 결정하고; 획득된 전압, 획득된 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하고; 그리고 전자 디바이스의 배터리로부터의 인축 전류 전류 제한 이하로 유지하기 위해 전자 디바이스의 전원 사용의 감소를 개시하도록 구성된다. 예를 들어, 시스템 또는 디바이스는 모바일 전화기, 컴퓨터 시스템 또는 다른 전자 디바이스의 구성 요소일 수 있는 전원 관리 칩과 같은 하나 이상의 전원 관리 집적 회로로서 구현될 수 있다. 시스템 또는 디바이스는 다른 일반적인 양태의 임의의 구현을 위해 본 명세서에 개시된 임의의 하나 이상의 특징을 선택적으로 가질 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 방법은 배터리로 구동되는 전자 디바이스에 의해, 배터리에 의해 제공되는 전압과 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지하는 단계와; 전자 디바이스에 의해, 배터리의 현재 상태를 결정하는 단계와; 전자 디바이스에 의해, 감지된 전압과 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하는 단계와; 그리고 전자 디바이스에 의해, 배터리의 전류 소비를 전류 제한 이하로 유지하기 위해 전자 디바이스의 전원 사용을 관리하는 단계를 포함한다.
구현은 다음 특징들 중 하나 이상(다른 일반적인 양태와 관련하여 본 명세서에 개시된 것들 중 임의의 것에 대응하는 프로세스 특징뿐만 아니라)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 배터리의 현재 상태를 결정하는 단계는 배터리의 충전 상태, 배터리의 온도 또는 배터리의 개방 회로 전압을 나타내는 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 배터리의 충전 상태는 배터리에 제어된 방전을 적용하는 단계 또는 배터리의 충전 및/또는 방전 동안 쿨롱 카운팅하는 단계에 의해 결정될 수 있다. 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하는 단계는 (i) 배터리에 의해 전자 디바이스에 제공되는 전압 및 (ii) 배터리의 충전 상태, 배터리의 온도 또는 배터리의 개방 회로 전압을 나타내는 데이터에 적어도 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 임계치을 결정하는 단계; 및 결정된 전류 임계치에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 방법은 전자 디바이스에 대한 전압 임계치을 결정하는 단계를 포함하고, 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하는 단계는 전압 임계치에 더 기초한다.
일부 구현에서, 전압 임계치는 배터리의 방전 전압의 종료, 전자 디바이스의 동작에 필요한 최소 전압, 또는 전자 디바이스가 자동으로 전원 차단되도록 구성되는 최소 전압을 나타낸다.
일부 구현에서, 방법은 제1 전류 제한을 사용하여 전원 소비를 관리하기 위해 전자 디바이스를 동작시키는 단계를 포함한다. 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 설정하는 단계는 (i) 배터리의 현재 상태에 대응하는 배터리 임피던스를 결정하는 단계로서, 배터리 임피던스는 적어도 감지된 전압 및 감지된 전류에 기초하고; (ii) 결정된 배터리 임피던스에 적어도 기초하여 전류 임계치을 결정하는 단계로서, 전류 제한은 전류 임계치에 기초하고; 그리고 (iii) 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 제1 전류 제한으로부터 상기 결정된 전류 임계치에 기초하는 제2 전류 제한으로 변경하는 단계를 포함하고, 상기 제2 전류 제한은 제1 전류 제한과 상이하다.
일부 구현에서, 방법은 배터리의 현재 상태 및 배터리에 의해 제공된 전압과 전류를 나타내는 업데이트된 데이터를 주기적으로 획득하는 단계와; 업데이트된 데이터에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 주기적으로 조정하는 단계를 포함한다,
일부 구현에서, 전자 디바이스는 업데이트된 데이터를 획득하는 단계 및 전류 제한을 시간당 1회 및 1MHz 사이의 속도로 조정하는 단계의 동작을 반복한다.
일부 구현에서, 방법은 전자 디바이스 사용자의 전원 관리 선호도를 나타내는 사용자 입력을 수신하는 사용자 인터페이스를 제공하는 단계를 포함한다. 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 설정하는 단계는 사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시되는 전원 관리 선호도에 기초할 수 있다.
이들 양태의 다른 실시예는 기계 판독 가능 저장 디바이스 상에 인코딩된 방법의 동작을 수행하도록 구성된 대응하는 시스템, 장치, 펌웨어 및 소프트웨어 프로그램을 포함한다. 하나 이상의 디바이스의 시스템은 그 시스템에 설치된 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합에 의해 구성되어 작동 중에 시스템으로 하여금 동작들을 수행하게 할 수 있다. 하나 이상의 소프트웨어 프로그램은 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때 그 장치로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령을 갖도록 구성될 수 있다.
일부 구현에서, 본 출원에 개시된 기술은 다음의 장점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 실제 배터리 조건에 기초한 전원 관리 설정은 최악의 배터리 상태에 기초한 설정보다 더 나은 장치 성능을 제공하는 동시에 저전압 조건 및 갑작스러운 디바이스 셧-다운을 방지할 수 있다. 디바이스는 시간에 따라 변하는 전원 관리 설정을 결정하고, 배터리 조건의 변화를 반영하여, 디바이스 성능의 불필요한 감소를 방지한다. 이 디바이스는 배터리 사용 시간과 디바이스 성능 향상을 밸런싱하기 위해 사용자의 선호도에 맞춤화된 전원 관리 설정을 결정함으로써 향상된 사용자 경험을 제공할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들의 세부 사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에서 설명된다. 본 발명의 다른 특징 및 장점은 상세한 설명, 도면 및 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 동적 배터리 전원 관리를 위한 시스템의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 동적 배터리 전원 관리 선호도를 지정하기 위한 예시적인 사용자 인터페이스이다.
도 3은 조기 디바이스 셧-다운을 초래할 수 있는 배터리 관리의 예를 나타내는 차트이다.
도 4는 배터리 사용시간이 바람직한 경우의 디바이스 동작의 예를 나타내는 일련의 차트이다.
도 5는 디바이스 성능이 바람직한 경우의 디바이스 동작의 예를 나타내는 일련의 차트이다.
도 6은 동적 배터리 전원 관리를 위한 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
다양한 도면에서 유사한 참조 번호 및 명칭은 유사한 요소를 나타낸다.
도 2는 동적 배터리 전원 관리 선호도를 지정하기 위한 예시적인 사용자 인터페이스이다.
도 3은 조기 디바이스 셧-다운을 초래할 수 있는 배터리 관리의 예를 나타내는 차트이다.
도 4는 배터리 사용시간이 바람직한 경우의 디바이스 동작의 예를 나타내는 일련의 차트이다.
도 5는 디바이스 성능이 바람직한 경우의 디바이스 동작의 예를 나타내는 일련의 차트이다.
도 6은 동적 배터리 전원 관리를 위한 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
다양한 도면에서 유사한 참조 번호 및 명칭은 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 동적 배터리 전원 관리를 위한 시스템(100)의 예를 나타내는 도면이다. 시스템(100)은 배터리에 의해 구동되는 디바이스(110)를 포함하고, 디바이스(110)는 배터리로부터 전원을 소비하는 속도를 관리한다. 도 1의 예는 디바이스(110)의 현재 상태 및 배터리를 설명하기 위해 디바이스(110)가 전류 제한 (current limit)을 조정하는 방법을 도시한다. 도 1은 데이터 흐름을 나타내는 단계(A) 내지(E)를 도시한다.
일부 구현에서, 디바이스(110)는 변화하는 조건에 응답하여 전류 제한과 다른 전원 관리 설정을 동적으로 조정할 수 있다. 디바이스(110)가 사용되는 동안에, 디바이스(110)에 대한 디바이스-레벨 전류 제한은 온도, 배터리 임피던스 및 배터리 조건의 변화를 반영하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 수명, 배터리 온도, 디바이스 온도, 배터리 충전 상태 및 기타 요인의 변화를 고려하여 다양한 전류 제한을 설정할 수 있다. 결과적으로, 디바이스(110)는 변화하는 조건에 응답하기 위해 실시간 또는 거의 실시간으로 전류 제한을 변화시킬 수 있다.
도 1의 예에서, 디바이스(110)는 주기적인 측정 사이클 동안 다양한 파라미터를 결정한다. 예를 들어, 사전 결정된 측정 간격(102)에서, 디바이스(110)는 배터리 충전 상태, 배터리 온도(TBAT), 배터리에 의해 제공된 시스템 전압(VSYS) 및 배터리에 의해 제공된 시스템 전류(ISYS)를 감지하기 위한 측정 동작을 수행할 수 있다. 이러한 측정 결과는 전류 제한을 조정하는데 사용될 수 있다.
디바이스(110)는 예를 들어, 모바일 전화기, 랩탑, 태블릿, 웨어러블 디바이스, 스마트폰, 핸드폰, 계산기, 시계, 모바일 컴퓨팅 디바이스 또는 다른 배터리 구동 전자 디바이스일 수 있다.
디바이스(110)는 배터리(112), 배터리 연료 게이지(114), 온도 센서(115), 시스템 전압 센서(116), 시스템 전류 센서(118), 동작(performance) 블록(120), 전원 관리 모듈(130), 디바이스 설정(140) 및 사용자 인터페이스(150)를 포함한다.
배터리(112)는 디바이스(110)에 전원을 공급한다. 배터리(112)는 예를 들어 리튬 이온 디바이스, 리튬 이온 폴리머 디바이스, 니켈 금속 수화물 디바이스, 니켈 카드뮴 디바이스 또는 디바이스(110)에 전원을 공급하는 다른 디바이스일 수 있다. 배터리(112)는 단일 셀 또는 다중 셀을 포함할 수 있고 재충전 가능하다.
배터리(112)는 배터리 임피던스(RBAT)를 갖는다. 배터리 임피던스(RBAT)는 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며 많은 요인에 의존한다. 예를 들어, 배터리 임피던스(RBAT)는 배터리 수명, 배터리 온도 또는 배터리 충전 상태에 따라 변경될 수 있다. 종종 배터리 임피던스(RBAT)는 배터리 수명이 길거나 차가워지거나 저충전 상태일수록 증가한다.
배터리 연료 게이지(114)는 배터리(112)에 연결되어 배터리의 충전 상태를 나타내는 출력을 제공한다. 배터리 연료 게이지(114)는 배터리(112)의 일부로 통합될 수 있고, 배터리(112)와 분리된 유닛일 수 있거나, 더 큰 배터리 관리 시스템의 일부일 수 있다. 배터리 연료 게이지(114)는 집적 회로를 포함할 수 있다.
배터리 연료 게이지(114)는 배터리(112)의 충전 상태를 측정 또는 추정하기 위해 임의의 방법 또는 방법의 조합을 사용할 수 있다. 예를 들어, 배터리 연료 게이지(114)는 배터리(112)에 제어된 방전을 적용함으로써 충전 상태를 측정할 수 있다. 다른 예로서, 배터리 연료 게이지(114)는 배터리(112)의 충전 및/또는 방전 동안 쿨롱(coulomb) 카운팅에 의해 충전 상태를 추정할 수 있다.
온도 센서(115)는 배터리 온도(TBAT)를 측정한다. 온도 센서(115)는 온도, 예를 들어 서미스터를 감지하는 임의의 적절한 디바이스일 수 있다. 온도 센서 (115)는 배터리(112)에 근접 위치된다. 예를 들어, 온도 센서(115)는 배터리(112)의 패키지에 통합될 수 있거나 배터리(112)에 연결된 회로 모듈에 부착될 수 있다. 일부 구현에서, 도 1에 도시된 것과 같이, 온도 센서(115)는 배터리 온도(TBAT)를 나타내는 출력을 배터리 연료 게이지(114)에 제공한다.
시스템 전압 센서(116)는 시스템 전압(VSYS)을 측정한다. 시스템 전압(VSYS)은 배터리(112)에 의해 디바이스(110)로 전달된 총 전압을 나타낸다. 이것은 디바이스(110)의 모든 구성 요소에 전원을 공급하기 위해 배터리(112)에 의해 공급된 전압을 포함한다. 시스템 전압 센서(116)는 시스템 전압(VSYS)을 지속적으로 감지할 수 있다. 대안적으로, 시스템 전압 센서(116)는 주기적 간격으로 시스템 전압(VSYS)을 감지할 수 있다. 이러한 주기적 간격은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 시스템 전압 센서(116)는 디바이스(110) 내의 다른 구성 요소로부터의 질의 또는 신호에 응답하여 시스템 전압(VSYS)을 감지할 수 있다.
시스템 전류 센서(118)는 시스템 전류(ISYS)를 측정한다. 시스템 전류(ISYS)는 배터리(112)에 의해 디바이스(110)로 전달된 총 전류를 나타낸다. 그것은 디바이스(110)의 모든 구성 요소에 전원을 공급하기 위해 배터리(112)에 의해 공급되는 전류를 포함한다. 시스템 전류 센서(118)는 시스템 전류(ISYS)를 지속적으로 감지할 수 있다. 대안적으로, 시스템 전류 센서(118)는 주기적 간격으로 시스템 전류(ISYS)를 감지할 수 있다. 이러한 주기적 간격은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 시스템 전류 센서(118)는 디바이스(110)의 다른 구성 요소로부터의 질의 또는 신호에 응답하여 시스템 전류(ISYS)를 감지할 수 있다. 동작 블록(120)은 배터리(112)로부터 전원을 인출(소비)하는 디바이스(110)의 구성 요소를 포함한다. 예를 들어, 동작 블록(120)은 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 처리 장치(GPU), 메모리 시스템, 외부 조명, 플래시, 디스플레이 시스템, 처리 모듈, 또는 배터리(112)로부터 전원을 인출하는 디바이스(110)의 임의의 다른 요소를 포함할 수 있다.
전원 관리 모듈(130)은 디바이스(110)의 전원 소비를 조절한다. 전원 관리 모듈(130)은 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있고 집적 회로를 포함할 수 있다. 전원 소비를 조절하기 위해 전원 관리 모듈(130)은 설정 및 기술 중 하나 또는 조합을 구현할 수 있다. 예를 들어, 전원 관리 모듈(130)은 배터리(112)에 의해 디바이스(110)로 제공되는 시스템 전류(ISYS)를 제한함으로써 디바이스(110)의 전원 소비를 제한할 수 있다. 전원 관리 모듈(130)은 예를 들어 개별 동작 블록(120)을 조절(throttling) 또는 디스 에이블하여 전류를 제한할 수 있다. 예를 들어, 전원 관리 모듈(130)은 디스플레이를 디밍(dim)하거나 턴오프할 수 있다. 다른 예로서, 전원 관리 모듈(130)은 동적 전압 스케일링 또는 동적 주파수 스케일링을 구현하여 전원 소비를 조절할 수 있다.
디바이스(110)는 디바이스(110)의 동작에 영향을 미치는 파라미터 및 설정일 수 있는 디바이스 설정(140)을 저장한다. 디바이스 설정(140)은 디바이스(110) 내, 예를 들어 디바이스(110)의 메모리에 저장된다.
사용자 인터페이스(150)는 디바이스(110)의 사용자가 디바이스(110)와 상호 작용할 수 있게 한다. 예를 들어, 사용자는 사용자 인터페이스(150)를 통해 디바이스(110)에 데이터를 입력할 수 있다. 다른 예로서, 디바이스(110)는 사용자에게 메시지를 디스플레이하거나 사용자 인터페이스(150)를 통한 입력을 프롬프트할 수 있다. 사용자 인터페이스(150)는 예를 들어 터치 스크린 디스플레이, LCD 디스플레이 또는 키보드를 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 디바이스(110)는 단계(A) 내지(E)와 관련하여 논의된 동작을 수행할 수 있는 하나 이상의 처리 모듈을 포함한다. 예를 들어, 디바이스(110)는 아래에서 논의되는 동작을 수행하기 위해 CPU, 전원 관리 모듈(130), 디바이스 칩셋 및/또는 다른 처리 모듈을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이 기술은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 일부 조합 또는 하위 조합으로 구현될 수 있다. 일부 구현에서, 디바이스(110)의 운영 체제, 애플리케이션 또는 다른 소프트웨어는 측정 사이클과 전원 관리 동작을 조정 또는 관리할 수 있다. 다른 구현에서, 측정 사이클 및 전류 제한의 타이밍과 특성을 설정하는 것을 포함하는 전원 관리는 운영 체제와 독립적으로 하드웨어 모듈에 의해 수행될 수 있다.
단계(A) 동안, 디바이스(110)는 측정 사이클을 수행한다. 측정 사이클 동안, 디바이스(110)는 배터리 및/또는 디바이스(110)의 다른 양태의 다양한 특성을 감지할 수 있다. 예를 들어, 측정 사이클 동안, 디바이스(110)는 배터리 충전 상태, 배터리 온도(TBAT), 시스템 전압(VSYS) 및 시스템 전류(ISYS)를 감지할 수 있다.
배터리 충전 상태는 배터리 연료 게이지(114)에 의해 감지된다. 배터리 연료 게이지(114)는 전형적으로 배터리(112)의 충전 상태를 예를 들어 배터리의 완전 충전 용량의 백분율로 나타내는 출력을 제공한다. 예를 들어, 배터리(112)가 완전히 충전될 때, 배터리 연료 게이지(114)는 100%에 해당하는 출력을 제공할 수 있다. 배터리(112)가 1/2 충전 용량에 있을 때, 배터리 연료 게이지(114)는 50%에 해당하는 출력을 제공할 수 있다.
배터리 온도(TBAT)는 온도 센서(115)에 의해 감지된다. 일부 구현에서, 온도 센서(115)는 배터리 온도(TBAT)를 나타내는 출력을 배터리 연료 게이지(114)로 제공한다.
시스템 전압(VSYS)은 시스템 전압 센서(116)에 의해 감지된다. 시스템 전압(VSYS)은 측정 사이클 동안 배터리(112)에 의해 디바이스(110)로 전달되는 전압의 측정값을 나타낸다. 전압(VSYS)은 전체적으로, 예를 들어 시스템 부하 임피던스(RSYS)를 가로 질러 디바이스(110)에 제공되는 전압을 나타내며, 여기서 시스템 임피던스 (RSYS)는 배터리(112)로부터의 전원을 소비하는 디바이스(110) 내의 모든 구성 요소의 결합 임피던스이다. 디바이스(110)의 시스템 임피던스(RSYS)는 배터리(112)의 배터리 임피던스(RBAT)에 직렬 연결된 것으로 간주될 수 있다.
시스템 전류(ISYS)는 시스템 전류 센서(118)에 의해 감지된다. 시스템 전류(ISYS)는 측정 사이클 동안 배터리(112)에 의해 디바이스(110)로 전달되는 전류의 측정값을 나타낸다. 예를 들어, 시스템 전류(ISYS)는 배터리가 시스템 전압(VSYS)으로 측정된 전압의 양을 제공하는 동안 전달되는 전류를 나타낼 수 있다. 시스템 전류(ISYS)는 배터리(112)에 의해 제공된 총 전류, 예를 들어 시스템 부하 임피던스 (RSYS)에 제공되는 전류의 양을 나타내며, 이는 배터리에 의해 보여지는 디바이스 (110)의 총 임피던스를 나타낸다. 배터리 임피던스(RBAT)는 시스템 임피던스(RSYS)에 직렬 연결된 것으로 간주될 수 있기 때문에, 시스템 전류(ISYS)는 배터리 임피던스(RBAT)에서도 나타난다.
단계(B)에서, 디바이스(110)는 감지된 배터리 충전 상태 및 배터리 온도(TBAT)에 대응하는 배터리 개방 회로 전압(OCV)을 결정한다. 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 배터리(112)에 의해 공급될 수 있는 최대 이상 전압이다. 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 시간에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 일반적으로 배터리 충전 상태에 따라 변한다. 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 배터리(112)가 완전히 충전될 때 최대가 되고 배터리(112)가 방전됨에 따라 감소한다. 예를 들어, 개방 회로 전압(OCV)은 배터리(112)가 100% 충전 상태(완전 충전)일 때 4.35V일 수 있고, 배터리(112)가 0% 충전 상태(완전 방전)일 때 3.0V로 감소될 수 있다. 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 또한 전형적으로 배터리 온도에 따라 변한다.
일부 구현에서, 디바이스(110)는 하나 이상의 테이블을 참조함으로써 배터리 개방 회로 전압(OCV)을 결정한다. 하나 이상의 테이블은 배터리 충전 상태 및 배터리 온도를 예상되는 배터리 개방 회로 전압(OCV)과 관련시킨다. 예를 들어, 디바이스(110)는 디바이스(110)의 메모리 시스템에 하나 이상의 테이블을 저장하고, 감지된 충전 상태 및 감지된 배터리 온도(TBAT)를 사용하여 저장된 테이블 중 하나에서 대응하는 배터리 개방 회로 전압을 조회할 수 있다. 일부 구현에서, 디바이스(110)는 실제 감지된 충전 상태 및 배터리 온도(TBAT)에 대해 예상되는 배터리 개방 회로 전압(OCV)을 결정하기 위해 하나 이상의 테이블의 값들 사이를 보간할 수 있다. 충전 상태 테이블은 사전 결정되는데, 예를 들어 배터리 제조 업체에 의해 결정되거나 배터리 연료 게이지(114)에 의해 측정될 수 있다.
배터리 개방 회로 전압(OCV)은 배터리 임피던스(RBAT)와 시스템 임피던스 (RSYS)의 직렬 연결을 통해 전달되는 것으로 고려될 수 있다. 시스템 전류(ISYS)가 0이 아닌 경우 시스템 전류(ISYS)로 인해 내부 배터리 임피던스(RBAT)에서 전압 강하(VBAT, IR)가 발생한다.
결과적으로, 배터리(112)에 의해 디바이스(110)로 전달되는 시스템 전압 (VSYS)은 배터리 임피던스(RBAT)에서 강하된 전압만큼 배터리 개방 회로 전압(OCV)으로부터 감소된다 :
단계(C)에서, 디바이스(110)는 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)을 결정한다. 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)은 배터리(112)와 디바이스(110)의 전류 조건이 주어진 디바이스에 대한 전류 임계치을 나타낸다. 예를 들어, 동적 최대 전류 제한 (ILIMIT, DYN)은 배터리(112)가 시스템 전압(VSYS)을 전압 임계치 아래로 감소시키지 않으면서 디바이스(110)에 조건을 제공할 수 있는 최대 시스템 전류량(ISYS)을 나타낼 수 있다. 이 임계치는 예를 들어 배터리의 방전 전압의 종료, 전자 디바이스의 동작에 필요한 최소 전압, 또는 전자 디바이스가 자동으로 전원 차단되도록 구성되는 최소 전압일 수 있다. 예를 들어, 전압 임계치는 시스템 저전압 차단 전압(system under-voltage lock-out voltage)(VUVLO)일 수 있다.
시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)은 디바이스(110)의 필요한 동작 전압과 관련된 최소 임계 전압이다. 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하되는 것으로 검출되면, 디바이스(110)는 디바이스(110)가 그 필요한 동작 전압 이하로 동작하는 것을 방지하기 위해 셧-다운될 수 있다. 예를 들어, 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)이 2.7V이고 디바이스(110)가 2.69V의 시스템 전압(VSYS)을 감지하면, 디바이스(110)는 셧-다운 프로세스를 개시할 수 있다. 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)은 미리 결정될 수 있고, 시간에 따라 변하지 않을 수 있으며, 디바이스 설정(140)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)은 디바이스 제조 업체에서 설정한 시스템 설정일 수 있다.
일부 조건 하에서, 시스템 전압(VSYS)은 저 배터리 충전 상태로 인해 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(110)의 동작 동안, 배터리(112)가 방전됨에 따라 배터리 충전 상태는 감소한다. 배터리 충전 상태가 감소함에 따라, 배터리(112)에 의해 디바이스(110)로 전달되는 개방 회로 전압(OCV)도 감소한다. 식(2)로 표시된 바와 같이, 배터리 개방 회로 전압(OCV)이 감소함에 따라 시스템 전압(VSYS)도 감소한다. 배터리(112)가 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 시스템 전압(VSYS)을 감소시키는 충전 상태로 방전되는 경우, 배터리(112)는 더 이상 필요한 동작 전압을 제공할 수 없고 디바이스(110)는 전원을 차단(power down)한다.
일부 조건 하에서, 배터리(112)가 디바이스(110)가 필요한 동작 전압을 제공할 수 있는 경우에도 시스템 전압(VSYS)은 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하될 수 있다. 예를 들어, 시스템 전압(VSYS)은 시스템 전류(ISYS)의 증가로 인해 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 떨어질 수 있다. 시스템 전류(ISYS)의 증가는 예를 들어 디바이스(110)에서의 컴퓨팅 요구의 증가에 의해 발생할 수 있다. 배터리 임피던스(RBAT)와 시스템 임피던스(RSYS)는 직렬 연결로 간주될 수 있기 때문에, 시스템 전류(ISYS)의 증가는 식(1)로 표시된 바와 같이 배터리 임피던스(RBAT)에서 전압 강하(VBAT)의 증가를 야기한다. 증가된 전압 강하(VBAT)는 식(2)로 표시된 바와 같이 시스템 전압(VSYS)를 감소시킨다. 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 감소하면 디바이스(110)는 전원을 차단할 수 있다. 여기서, 배터리(112)는 더 낮은 시스템 전류(ISYS)에서 필요한 시스템 전압(VSYS)을 생성하기에 충분히 충전될 수 있다. 이 경우, 배터리(112)는 디바이스(110)가 필요한 동작 전압을 제공하기에 충분한 충전을 유지하기 때문에, 디바이스(110)의 셧-다운은 조기(premature)로 간주된다.
동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)은 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(UUVLO) 이하로 감소하지 않으면서 배터리(112)가 디바이스(110)에 제공할 수 있는 최대 시스템 전류(I)를 나타내며, 이는 디바이스(110)의 조기 셧-다운을 초래한다. 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)은 시간에 따라 변할 수 있다. 특히, 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)은 배터리의 조건에 따라 시간에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)는 배터리(112)의 수명, 배터리(112)의 충전 상태 및 배터리 온도(TBAT)에 의존할 수 있는 배터리 임피던스(RBAT)에 기초하여 시간 경과에 따라 변할 수 있다. 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)은 예를 들어 디바이스 조건과 같은 다른 요인에 기초하여 변경될 수도 있다.
ILIMIT, DYN을 결정하기 위해, 일부 구현에서, 디바이스(110)는 감지된 시스템 전압(VSYS), 감지된 시스템 전류(ISYS) 및 배터리 개방 회로 전압(OCV)에 의해 표시된 상기 결정된 현재 배터리 상태에 기초하여 현재의 배터리 임피던스(RBAT)를 결정한다.
여기서, 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 감지된 배터리 충전 상태 및 배터리 온도(TBAT)에 기초하여 단계(B)에서 결정된다. 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)은 다음 식에 의해 결정될 수 있다.
여기서 현재의 배터리 임피던스(RBAT)는 식(3)으로 기술된다. 결정된 배터리 임피던스(RBAT)는 측정시 배터리의 임피던스를 나타내며, 배터리 수명, 배터리 조건 및 배터리 온도를 포함하는 요인을 고려한다. 일부 구현에서, RBAT는 배터리와 시스템 부하 사이의 임의의 연결의 임피던스를 포함할 수 있다.
단계(D)에서, 디바이스(110)는 디바이스(110)의 전원 사용량을 조절하기 위해 전원 관리 모듈(130)에 의해 사용될 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 결정한다. 일부 구현에서, 전원 관리 모듈(130)은 전원 관리 설정 및 기술을 적용하여, 시스템 전류(ISYS)가 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PMM)을 초과하지 않도록 할 수 있다.
시스템 전류(ISYS)를 제한하면 디바이스(110)의 동작에 바람직한 및 바람직하지 않은 다양한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 시스템 전류(ISYS)를 제한하면 시스템 전류(ISYS)의 일시적 증가(예를 들어, 스파이크)로 인해 디바이스(110)의 조기 셧-다운을 방지하는 바람직한 효과를 갖는다. 시스템 전류(ISYS)를 제한하면 또한 배터리(112)의 방전을 늦춤으로써 배터리 사용시간(runtime)을 연장시키는 바람직한 효과를 갖는다. 시스템 전류(ISYS)를 제한하면 디바이스(110)의 성능을 조절하는 바람직하지 않은 효과를 가질 수 있으며, 여기서 디바이스(110)에 이용 가능한 전류를 제한하면 프로세스의 실행이 느려지거나, 더 적은 수의 프로세스를 실행하거나, 디바이스 성능의 다른 열화가 초래된다.
디바이스(110)의 동작에 대한 이들 효과의 상대적인 영향은 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 낮은 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 디바이스 110에 전달되는 시스템 전류(ISYS)에 대해 더 제한적인 제한을 부과한다. 더 제한된 시스템 전류(ISYS)는 배터리(112)의 방전 속도를 늦춤으로써 배터리 사용시간을 연장시킨다. 그러나, 더 제한된 시스템 전류(ISYS)는 또한 디바이스 동작을 완료하기 위해 디바이스(110)에 이용 가능한 전류를 제한함으로써 더 큰 성능 조절을 야기한다. 대안적으로, 높은 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 시스템 전류 (ISYS)에 대해 덜 제한적인 제한을 적용한다. 덜 제한적인 시스템 전류(ISYS)는 디바이스 동작을 완료하기 위해 더 많은 시스템 전류(ISYS)를 디바이스(110)에 제공함으로써 디바이스 성능을 향상시킨다. 그러나, 덜 제한적인 시스템 전류(ISYS)는 배터리를 더 빨리 방전시켜 배터리 사용시간을 감소시킨다.
일부 구현에서, 디바이스(110)는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 결정하여, 제한하는 시스템 전류(ISYS)의 바람직한 및 바람직하지 않은 효과 사이에서 선택하거나 균형을 맞출 수 있다. 예를 들어, 디바이스(110)는 배터리 사용시간을 연장 시키고, 디바이스 성능 향상을 달성하고 또는 연장된 배터리 사용시간과 디바이스 성능 향상간의 절충(trade-off)을 위해 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(110)는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 비교적 낮은 값으로 설정하여 배터리 사용시간을 연장시킬 수 있다. 다른 예로서, 디바이스(110)는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 비교적 높은 값으로 설정하여 디바이스 성능 향상을 달성할 수 있다. 제3예로서, 디바이스(110)는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 중간값으로 설정하여 배터리 사용시간 및 디바이스 성능을 절충할 수 있다.
전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 디바이스(110)의 하나 이상의 다른 전류 제한에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(110)는 고정(된) 저전류 제한(ILIMIT, FIX)을 나타내는 설정을 저장할 수 있다. 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)은 최악의 배터리 조건(예를 들어, 높은 배터리 임피던스(RBAT))에 대해 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하되는 것을 방지하기 위해 결정될 수 있다. 최악의 배터리 조건은 오래되고 차갑고 거의 완전히 방전된 배터리에 해당할 수 있다. 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)은 사전 결정될 수 있다. 예를 들어, 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)은 제조 업체에 의해 설정되거나 디바이스(110)의 소프트웨어에 의해 설정되는 시스템 설정일 수 있다. 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)은 일반적으로 동적 최대 전류 제한(IDYN, LIM)보다 작다.
일부 구현에서, 디바이스(110)는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX), 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN) 또는 고된 저전류 제한(ILIMIT, FIX)과 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)사이의 임의의 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(110)는 배터리 사용시간을 연장시키기 위해 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)으로 설정할 수 있다. 대안적으로, 디바이스(110)는 디바이스 성능 향상을 달성하기 위해 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)으로 설정할 수 있다. 디바이스(110)는 배터리 사용시간과 디바이스 성능 향상을 밸런싱하기 위해 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)과 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN) 사이의 값으로 설정할 수 있다.
일부 구현에서, 사용자는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)의 특성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(150)를 통해, 사용자는 배터리 사용시간 연장, 디바이스 성능 향상 달성 또는 연장된 배터리 사용시간과 디바이스 성능 향상의 균형을 강조하는 디바이스(110)에 대한 전원 관리 선호도를 선택할 수 있다. 사용자가 배터리 사용시간 연장을 강조하는 전원 관리 선호도를 선택하면, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)으로 설정될 수 있다. 사용자가 디바이스 성능 향상 달성을 강조하는 전원 관리 선호도를 선택하면, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)으로 설정될 수 있다. 사용자가 연장된 배터리 사용시간과 디바이스 성능 향상을 밸런싱하는 전원 관리 선호도를 선택하면, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)과 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN) 사이의 값으로 설정될 수 있다.
개별 사용자는 다른 개별 사용자의 선호도와 상이한 전원 관리 선호도를 선택할 수 있다. 예를 들어, 한 사용자는 배터리 사용시간 연장을 강조하는 전원 관리 선호도를 선택할 수 있는 반면, 다른 사용자는 더 나은 디바이스 성능 달성을 강조하는 전원 관리 선호도를 선택할 수 있다. 개별 사용자는 다른 시간에 다른 전원 관리 선호도를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 장시간 배터리(112)를 충전할 수 없을 때 배터리 사용시간 연장을 강조하는 전원 관리 선호도를 선택할 수 있다. 대안적으로, 동일한 사용자는 가까운 미래에 배터리(112)를 충전할 수 있을 때 디바이스 성능 향상을 달성하는 것을 강조하는 전원 관리 선호도를 선택할 수 있다.
일부 구현에서, 사용자-선택 전원 관리 선호도는 파라미터(α)로 표현될 수 있다. 파라미터(α)는 0과 1 사이이며 0 또는 1과 같다. 파라미터(α)는 사용자에 의해 선택되고 사용자 인터페이스(150)를 통해 입력될 수 있다. 이 파라미터(α)는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)이 다음 식에 따라 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)과 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN) 사이에서 결정되도록 허용한다.
α가 0인 경우, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 ILIMIT, FIX와 같다. α가 1인 경우, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 ILIMIT, DYN과 같다. α 값이 0과 1사이인 경우, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 ILIMIT, FIX와 ILIMIT, DYN사이이다. 식(6)에 도시된 바와 같이, 디바이스(110)는 예를 들어, 가중 또는 스케일링 인자를 사용하여 범위 내에서 전류 제한을 변경함으로써, 사용자 선호도에 관한 정보를 사용하여 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)의 값을 보간할 수 있다.
단계(E)에서, 전원 관리 모듈(130)은 디바이스(110) 내의 전원 관리 설정 및 기술을 동적으로 조정하여, 배터리(112)로부터 인출되는 전류가 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM) 이하로 유지되도록 보장한다. 예를 들어, 디바이스(110)는 상이한 설정에서 상이한 동작 블록(120)의 전형적인 또는 예상 전류 소모를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다. 상이한 동작 조건에서 상이한 구성 요소의 전원 사용량을 특징화하는 이 데이터에 기초하여, 전원 관리 모듈(130)은 디바이스에 의해 요구되는 결합 전류가 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM) 이하가 되도록 각 동작 블록(120)에 대한 전원 관리 설정을 설정할 수 있다. 전원 관리 설정은 예를 들어 디스플레이의 밝기, CPU 주파수 또는 주어진 블록의 활성화 또는 비활성화 여부를 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 전원 관리 모듈은 전류를 현재의 전원 관리 전류 제한 이하로 유지하기 위해 동작 블록(120)의 동작 모드에 대한 제한을 설정할 수 있다. 예를 들어, 상이한 동작 주파수에서 디바이스(110)의 CPU, GPU 또는 다른 프로세서의 전류 소모(draw)를 나타내는 저장된 정보로부터, 전원 관리 모듈(130)은 최대 전원에서 동작할 때 동작 주파수를 전형적인 또는 최대 동작 주파수보다 작게 제한하는 주파수 제한을 설정할 수 있다. 다른 예로서, 전원 관리 모듈(130)은 전류 소모를 제한하기 위해 하나 이상의 프로세싱 코어를 비활성화할 수 있다. 다른 예로서, 전원 관리 모듈(130)은 무선 송수신기의 전원 레벨을 제한하거나 무선 송수신기가 동작할 수 있는 모드를 제한할 수 있다. 전원 관리 모듈(130)에 의해 부과된 제한의 범위 및 유형은 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)이 변화함에 따라 동적으로 변경될 수 있다.
일부 구현에서, 전원 관리 모듈(130)은 일부 블록을 다른 블록보다 우선 순위화하기 위해 각 동작 블록(120)에 대한 설정을 조정할 수 있다. 예를 들어, 전원 관리 모듈(130)은 CPU 또는 모뎀과 같이 동작에 결정적인 동작 블록(120)에 더 많은 전류를 할당하는 한편, 디스플레이 또는 카메라 플래시와 같이 디바이스 동작에 덜 결정적인 블록으로의 전류는 제한할 수 있다.
디바이스(110)의 동작은 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)의 값에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)과 동일한 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 디바이스(110)에 보다 제한적인 전류 제한을 부과한다. 보다 제한적인 전류 제한은 배터리(112)의 방전 속도를 감소시킴으로써 배터리 사용시간을 연장할뿐만 아니라, 디바이스 동작에 이용 가능한 전류를 제한함으로써 디바이스 성능의 조절을 더 크게 한다. 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)과 동일한 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 디바이스(110)에 덜 제한적인 전류 제한을 부과한다. 덜 제한적인 전류 제한은 디바이스 동작을 위해 디바이스(110)에 더 많은 전류를 제공함으로써 디바이스 성능 향상을 제공할뿐만 아니라, 배터리를 보다 빨리 방전시킴으로써 배터리 사용시간을 감소시킨다. 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)과 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN) 사이의 중간값과 동일한 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 배터리 사용시간과 디바이스 성능을 밸런싱하는 디바이스(110)에 전류 제한을 부과한다. 예를 들어, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)이 고정 저전류 제한(ILIMIT,FIX)보다 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)에 더 가까울 수록 배터리 사용시간을 약간 연장되고 디바이스 성능은 상당히 향상되는 반면, 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)이 동적 최대 전류 제한(ILIMIT)보다 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)에 더 가까룰 수록 배터리 사용시간은 상당히 연장되지만 디바이스 성능은 약간 향상된다.
전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 전원 관리 선호도에 기초하여 사용자에 의해 변경될 수 있다. 사용자의 선호도에 기초하여 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 설정함으로써, 디바이스(110)는 개별 사용자에게 맞춤화된 전원 관리 접근법을 구현할 수 있다.
일부 구현에서, 시스템(100)은 주기적 시간 간격(102)으로 단계(A) 내지(E)를 반복한다. 시간 간격(102)은 변할 수 있고 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 예를 들어, 시간 간격(102)은 디바이스(110) 내에서, 예를 들어, 마이크로 초 단위로 전원 관리 IC의 클럭 사이클일 수 있다. 단계(A) 내지(E)는 다른 속도로, 예를 들어, 측정 사이클 및/또는 1Mhz, 100kHz, 10kHz, 1kHz, 100Hz, 10Hz의 속도로 수행되는 전류 제한의 결정을 이용하여 다른 속도로 수행될 수 있다. 일부 구현에서, 시간 간격(102)은 또한 몇 초 또는 분일 수 있다. 일반적으로, 온도, 충전 상태 및 배터리 임피던스에 영향을 미치는 기타 요인의 변화에 대응하기 위해 적어도 초당 1 회 또는 잠재적으로 훨씬 더 자주 측정을 수행하고 전류 제한을 업데이트하는 것이 유리할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 부하 전류에 비해 배터리 용량이 비교적 크거나 부하 및 환경 조건이 안정적인 일부 시스템의 경우, 전류 제한은 예를 들어 몇 분마다 한 번씩 덜 자주 업데이트될 수 있다. 도 1의 예에서, 시간 간격(102)은 1 밀리 초이며, 이는 시스템(100)이 1 밀리 초마다 한 번, 예를 들어 1kHz의 속도로 단계(A) 내지(E)를 수행함을 나타낸다.
주기적 시간 간격으로 단계(A) 내지(E)를 반복함으로써 시스템(100)은 배터리 충전 상태, 배터리 수명 및 배터리 온도와 같이 변화하는 조건을 설명하기 위해 시간에 따라 변하는 전류 제한을 결정할 수 있다. 일부 시간 간격(102)에 대해, 전류 제한은 시스템의 현재 조건을 반영하기 위해 실시간 또는 거의 실시간으로 결정될 수 있다. 일부 구현에서, 디바이스(110)는 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 순간적으로 강하될 때 디바이스(110)가 전원 차단되는 것을 방지하기 위해 실시간 또는 거의 실시간 피드백 제어를 통합할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(110)가 측정 사이클 동안 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)이하로 강하된다고 결정하면, 디바이스(110)는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 감소시킬 수 있는데, 이는 전원 관리 모듈(130)에게 시스템 전류(ISYS)를 감소시키고 시스템 전압(VSYS)을 증가시키는 설정을 구현하도록 프롬프트한다. 디바이스(110)가 셧-다운을 개시하기 전에 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압 (VUVLO)이상으로 증가하면, 디바이스(110)는 저전압 조건으로 인해 전원이 꺼지는 것을 방지할 수 있다.
각 시간 간격(102) 동안, 시스템(100)은 또한 사용자 전원 관리 선호도를 결정하고 시스템의 현재 상태 및 현재 사용자 전원 관리 선호도 둘 모두를 반영하도록 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 설정할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(100)은 현재 사용자의 현재 선호도에 기초하여 구현된 커스텀 전원 관리 접근법을 시간에 따라 변화시킴으로써 사용자 경험을 향상시킬 수 있다.
도 2는 동적 배터리 전원 관리 선호도를 지정하기 위한 예시적인 사용자 인터페이스이다. 사용자 인터페이스(250)는 전원 관리 시스템, 예를 들어 도 1의 예에 도시된 시스템(100)을 구현하는 배터리 구동 디바이스(210)의 일부이다.
도 2의 예에서, 사용자 인터페이스(250)는 터치 스크린 디스플레이이며, 이를 통해 디바이스(210)는 메시지를 표시하고 사용자 인터페이스(250)를 통한 입력을 사용자에게 프롬프트할 수 있다. 사용자는 또한 사용자 인터페이스(250)를 통해 디바이스(210)에 데이터를 입력할 수 있다.
디바이스(210)는 사용자 인터페이스(250)를 통해 사용자에게 메시지를 디스플레이한다. 이 메시지는 전원 관리 선호도를 선택하도록 사용자를 프롬프트하고 선호도를 선택하는 방법에 대한 지침을 제공한다. 도 2의 예에서, 메시지는 사용자에게 배터리 사용시간과 시스템 성능 사이에서 바(bar)를 슬라이딩함으로써 전원 관리 선호도를 선택하도록 지시한다. 배터리 사용시간과 디바이스 성능 사이의 스케일에 따라 바(255)의 위치를 조정함으로써 사용자는 전원 관리를 위한 선호도를 디바이스(210)에 입력할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 디바이스(210)가 배터리 사용시간 연장에 중점을 두는 전원 관리 설정을 결정하는 것을 선호하는 경우, 사용자는 바(255)를 스케일의 좌측 끝에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 디바이스(210)는 배터리 사용시간을 최대화하는 전원 관리 설정을 결정할 수 있다. 대안적으로, 사용자가 디바이스(210)가 더 나은 디바이스 성능에 중점을 두는 전원 관리 설정을 결정하는 것을 선호하면, 사용자는 바(255)를 스케일의 우측 끝에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 디바이스(210)는 디바이스 성능을 최대화하는 전원 관리 설정을 결정할 수 있다.
일부 구현에서, 사용자는 또한 스케일을 따라 임의의 중간 위치에 바(255)를 위치시킬 수 있는데, 이 경우 디바이스(210)는 배터리 사용시간 연장과 디바이스 성능 향상을 달성하는 것 사이에서 절충되는 전원 관리 설정을 결정할 수 있다. 바(255)의 상대적 위치는 전원 관리 설정을 결정할 때 배터리 사용시간 연장과 디바이스 성능 향상 달성의 상대적 중요성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 스케일의 중간점에 위치된 바(255)는 디바이스(210)가 배터리 사용시간 연장과 디바이스 성능 향상 달성 사이에서 균등하게 절충하는 전원 관리 설정을 결정할 것임을 나타낼 수 있다. 대안적으로, 스케일의 좌측 끝과 스케일의 중간 지점 사이에 위치된 바(255)는 디바이스(210)가 배터리 사용시간 연장과 디바이스 성능 향상 달성 사이에서 절충되는 전원 관리 설정을 결정할 것이지만, 배터리 사용시간 연장에 더 중점을 두고 있음을 나타낼 수 있다.
일부 구현에서, 디바이스(210)는 맞춤화된 전원 관리 설정을 결정하기 위해 사용자에 의해 입력된 전원 관리 선호도를 사용할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(210)는 바(255)의 위치를 도 1의 단계(D)에서 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 결정하는데 사용된 파라미터(α)에 대한 값과 연관시킬 수 있다. 도 2의 예를 위해. 스케일의 좌측 끝에 위치한 바는 0의 α 값에 대응하고, 스케일의 우측 끝에 위치한 바는 1의 α 값에 대응하고, 스케일의 좌측 끝과 우측 끝사이의 위치에 위치된 바는 0와 1사이의 α 값에 해당한다. 도 2에 도시된 특정 예에서, 바(255)는 스케일의 우측 끝까지의 거리의 대략 25%인 스케일의 좌측 끝 근처에 위치하는데, 이는 0.25의 α값에 대응한다.
사용자 인터페이스(250)는 사용자가 전원 관리 선호도를 지정할 수 있도록 임의의 다양한 유형의 컨트롤을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(250)는 다수의 선택 가능한 옵션 또는 프로파일, 다이얼, 번호 입력 필드, 드롭 박스 또는 슬라이딩 스케일을 포함할 수 있다.
도 3은 조기 디바이스 셧-다운을 초래할 수 있는 배터리 관리의 예를 나타내는 차트이다. 여기서, 조기 디바이스 셧-다운은 배터리가 완전히 방전되기 전에 디바이스의 전원이 차단되는(꺼지는) 상황, 예를 들어, 배터리가 여전히 디바이스를 계속 작동시키기에 충분한 충전량을 유지하더라도 저전압 보호 장치가 디바이스의 전원을 차단하는 상황을 지칭한다. 조기 셧-다운 시점에서, 배터리는 여전히 저 전류 레벨을 사용하여 디바이스가 작동하기에 충분한 전압을 공급할 수 있다. 도 3의 예에서, 증가된 시스템 전류(ISYS)는 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 시스템 전압(VSYS)을 감소시키는 배터리 임피던스(RBAT)에서 전압 강하를 유도한다. 시스템 전압(VSYS)의 강하는 디바이스로 하여금 배터리가 완전히 방전되기 전에 전원 차단되게 한다.
차트(300)는 배터리 충전 상태의 함수로서 배터리 개방 회로 전압(OCV), 시스템 전압(VSYS) 및 시스템 전류(ISYS)를 도시한다. 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 배터리 충전 상태가 100%(완전 충전)인 경우 높은 값에 있다. 배터리가 방전되고 배터리 충전 상태가 0%(완전히 방전됨)로 감소함에 따라, 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 감소한다.
시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)은 디바이스가 전원 차단되는 시스템 전압(VSYS)을 정의한다. 도 3의 예에서, 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)은 위치(315)로 표시된 바와 같이 완전 방전된 배터리의 배터리 개방 회로 전압(OCV) 근처에 설정된다.
차트(300)에 도시된 바와 같이, 주어진 배터리 충전 상태에 대해, 시스템 전압(VSYS)은 시스템 전류(ISYS)에 배터리 임피던스(RBAT)를 곱한 것과 동일한 전압만큼 배터리 개방 회로 전압보다 낮다. 시스템 전류(ISYS)가 증가하면 배터리 임피던스(RBAT)는 증가된 전류 레벨에서 배터리가 시스템에 공급할 수 있는 전압을 감소시키는 경향이 있다. 결과적으로, 시스템 전압(VSYS)은 위치(325)에 표시된 바와 같이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하될 수 있다. 예를 들어, 디바이스에서 처리 요구가 증가하면 시스템 전류(ISYS)가 증가할 수 있다.
시스템 전압(VSYS)은 위치(325)에서 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하되기 때문에, 배터리 구동 디바이스는 전원 차단된다. 그러나, 위치(335)에 도시된 바와 같이, 셧-다운 시점에서, 배터리 개방 회로 전압(OCV)은 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)보다 상당히 크고 배터리 충전 상태는 0%보다 훨씬 더 크게 유지된다. 디바이스는 낮은 시스템 전류(ISYS)로 계속 작동할 수 있으므로 디바이스가 조기에 셧-다운된다.
일부 구현에서, 배터리 구동 디바이스는 시스템 전류(ISYS)를 제한하는 도 1의 시스템(100)과 같은 전원 관리 시스템을 사용한다. 시스템 전류(ISYS)를 제한하면 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하되는 것을 방지할 수 있으므로 디바이스의 조기 전원 차단을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5는 배터리 사용시간 또는 디바이스 성능이 바람직할 때 디바이스 동작을 비교하는 예를 도시한다. 도 4는 디바이스가 배터리 사용시간을 연장하기 위해 전류 제한을 설정하는 디바이스 동작의 예를 도시하며, 이는 또한 디바이스 성능을 제한한다. 도 5는 디바이스 성능 향상을 달성하기 위해 디바이스가 전류 제한을 설정하는 디바이스 동작의 예를 도시하며, 이는 또한 배터리 사용시간을 제한한다.
도 4 및 도 5의 예 모두에서, 디바이스는 조기 디바이스 셧-다운을 방지하기 위해 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 설정한다. 도 4의 예에서, 배터리 사용시간이 선호되므로 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 더 제한적인 전류 제한인 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)으로 설정된다. 도 5의 예에서, 디바이스 성능이 선호되므로 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)으로 설정되는데, 이는 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)보다 크므로 덜 제한적인 전류 제한이다.
도 4 및 도 5의 상부 차트(415 및 515)는 각각 디바이스 동작 동안 시간의 함수로서 시스템 전압(VSYS)을 도시한다. 디바이스가 전원 차단되는 시점을 결정하는 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)이 표시된다. 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 강하되면 디바이스가 전원 차단된다.
도 4 및 도 5의 중간 차트(425 및 525)는 각각 디바이스 동작 동안 시간의 함수로서 시스템 전류(ISYS)를 도시한다. 두 차트 모두에서, 개별 전원 관리 한계 전류(ILIMIT, PM)가 표시된다. 도 5의 차트 525에서. 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)도 참고로 도시되어 있다.
도 4 및 도 5의 하부 차트(435 및 535)는 각각 디바이스 동작 동안 시간의 함수로서 배터리 충전 상태를 도시한다. 두 예 모두에서, 도면의 좌측에서 배터리는 100% 충전 상태에서 시작된다. 디바이스가 작동함에 따라 배터리 충전 상태는 감소한다.
도 4의 예에서, 시간 프레임(445)의 시작에서, 디바이스는 시스템 전류(ISYS)를 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)으로 제한하는데, 이는 고정 저전류 제한(ILIMIT, FIX)과 동일하다. 차트(425)에 도시된 바와 같이, 시간 프레임(445) 동안 시스템 전류(ISYS)는 고정 저전류(ILIMIT, FIX) 이하로 유지된다.
차트(415)에 도시된 바와 같이, 시스템 전류(ISYS)를 제한하면 시스템 전압(VSYS)이 디바이스 셧-다운을 야기할 수 있는 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 떨어지는 것을 방지한다. 시간 프레임(445)에서, 시스템 전압(VSYS)은 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO)보다 훨씬 높게 유지되어, 시스템 전류(ISYS)가 디바이스를 셧-다운시키지 않고도 증가될 여지(room)가 있음을 나타낸다. 시스템 전압(VSYS)과 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 사이의 마진(455)은 디바이스 성능이 과도하게 과조절되는(즉, 디바이스 성능이 필요 이상으로 제한되는) 정보를 표시한다. 차트(415)에서, 상당한 정도의 마진(455)은 디바이스가 상당히 과조절되어 성능이 제한됨을 나타낸다.
차트(435)에 도시된 바와같이, 더 제한적인 시스템 전류(ISYS)는 시간 프레임(445) 동안 배터리 충전 상태의 작은 감소를 생성하고, 시간 프레임(445)의 끝(위치(465))에서 배터리에 상당한 충전량이 남아 있다. 배터리에 남아있는 상당한 충전량은 배터리 사용시간이 연장되었음을 나타낸다.
대조적으로, 도 5의 예에서, 시간 프레임(545)의 시작에서, 디바이스는 시스템 전류(ISYS)를 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN)과 동일한 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)으로 제한한다. 차트(525)에 도시된 바와 같이, 시간 프레임(545) 동안 시스템 전류(ISYS)는 동적 최대 전류 제한(ILIMIT, DYN) 이하로 유지된다.
차트(415)에서와 같이, 차트(515)는 시스템 전류(ISYS)를 제한하면 시스템 전압(VSYS)이 시스템 저전압 차단 전압(VUVLO) 이하로 떨어지는 것을 방지한다는 것을 보여준다. 시간 프레임(545)에서, 시스템 전압(VSYS)은 시스템 저전압 차단 전압 (VUVLO)에 근접하지만 그 이하로 떨어지지 않으며, 시스템 전류(ISYS)는 디바이스 셧-다운을 유발하지 않으면서 가능한 최대 전류 레벨에 가깝다는 것을 나타낸다. 차트(515)에서, 작은 정도의 마진(555)은 디바이스가 최소한 과도하게 조절되었음을 나타내는데, 이는 도 4에 도시된 동작과 비교하여 더 나은 성능을 가져온다.
차트(535)에 도시된 바와 같이, 더 높은 시스템 전류(ISYS)는 시간 프레임(545) 동안 배터리 충전 상태를 상당히 감소시키며, 배터리는 시간 프레임(555)의 끝(위치 565)에서 완전 방전(0% 충전 상태)된다. 시간 프레임(555) 동안 배터리의 완전 고갈은 배터리 사용시간이 도 4에 도시된 동작과 비교할 때 제한됨을 나타낸다.
일부 구현에서, 도 1의 시스템(100)과 같은 전원 관리 시스템은 배터리 사용 시간 연장, 디바이스 성능 향상의 달성 또는 배터리 사용 시간 연장과 디바이스 성능 향상 달성 사이의 절충을 위해 선택할 수 있는 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)을 결정한다. 전원 관리 전류 제한(ILIMIT, PM)은 사용자로부터의 입력없이 결정될 수 있거나, 사용자에 의한 선호도 입력에 기초하여 변결될 수 있다.
도 6은 동적 배터리 전원 관리를 위한 프로세스(600)를 나타내는 흐름도이다. 프로세스(600)는 도 1의 디바이스(110)와 같은 배터리 구동 전자 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 디바이스는 적어도 배터리, 하나 이상의 센서 및 전원 관리 시스템을 포함한다. 하나 이상의 센서는 배터리에 의해 제공되는 전압, 배터리에 의해 제공되는 전류, 배터리 온도 및/또는 배터리 충전 상태를 감지하도록 구성될 수 있다. 디바이스는 예를 들어 이동 전화기일 수 있다.
프로세스(600)에서, 디바이스는 배터리에 의해 제공되는 전압 및 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지한다(602). 예를 들어, 디바이스는 배터리에 의해 디바이스에 전달된 총 전압 및 디바이스의 하나 이상의 센서를 사용하여 배터리에 의해 디바이스에 전달된 총 전류를 감지할 수 있다.
디바이스는 배터리(604)의 현재 상태를 결정한다. 예를 들어, 디바이스는 배터리의 개방 회로 전압(OCV)을 나타내는 데이터를 획득함으로써 배터리의 상태를 결정할 수 있다. 디바이스는 또한 가능하게는 배터리 연료 게이지의 출력으로부터, 감지된 배터리 충전 상태 및 감지된 배터리 온도를 나타내는 데이터를 획득함으로써 배터리의 상태를 결정할 수 있다. 배터리 충전 상태 및 배터리 온도에 기초하여, 디바이스는 예를 들어 배터리 충전 상태 및 배터리 온도를 배터리 개방 회로 전압(OCV)과 연관시키는 룩업 테이블을 참조함으로써 배터리 개방 회로 전압(OCV)을 결정할 수 있다.
감지된 전압 및 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여, 디바이스는 전류 제한을 결정한다(606). 예를 들어, 디바이스는 전압 임계치을 가질 수 있으며, 여기서 디바이스는 전압 임계치보다 작은 전압을 검출하는 것에 응답하여 전원 차단되도록 구성된다. 감지된 전압, 감지된 전류 및 결정된 배터리의 상태에 기초하여, 디바이스는 배터리에 의해 제공된 전압이 사전 정해진 전압 임계치 이하로 떨어지지 않고 배터리가 제공할 수 있는 전류량을 나타내는 최대 전류 임계치을 결정할 수 있다. 디바이스는 전류 제한을 최대 전류 임계치로 결정할 수 있다.
디바이스는 또한 감지된 전압, 감지된 전류, 감지된 배터리 온도 및/또는 감지된 배터리 충전 상태에 기초하여 배터리 임피던스를 결정할 수 있다. 디바이스는 배터리 임피던스를 사용하여 디바이스의 전류를 결정할 수 있다.
디바이스는 디바이스에 대한 사용자의 전원 관리 선호도를 나타내는 사용자의 입력을 수신하도록 구성된 사용자 인터페이스를 가질 수 있다. 사용자의 전원 관리 선호도에 기초하여, 디바이스는 최소 전류 임계치로부터 최대 전류 임계치까지의 범위에서 전류 제한을 선택함으로써 전류 제한을 결정할 수 있으며, 여기서 최소 및 최대 전류 임계치는 디바이스에 의해 결정된다 .
그 후, 디바이스는 전자 디바이스의 전원 사용을 관리하여, 배터리로부터의 전류 소모를 전류 제한 이하(at or below)로 유지한다(608). 예를 들어, 디바이스는 전체 시스템 전류가 전류 제한 이하로 유지되는 것을 보장하기 위해 디바이스 구성 요소마다 다른 전원 관리 설정을 구현할 수 있다. 디바이스는 다른 전류 제한에 대해 다른 전원 관리 설정을 구현할 수 있다.
디바이스는 배터리에 의해 제공된 전압 및 전류를 감지하는 것과 배터리의 현재 상태를 결정하는 것을 포함하는 측정 사이클을 주기적으로 반복할 수 있고, 그 주기적으로 반복되는 측정 사이클 동안 획득된 데이터에 기초하여 전류 제한를 조정한다.
프로세스(600)는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 비-일시적 기계 판독 가능 매체는 디바이스가 프로세스(600)를 수행하도록 지시하는 명령들을 저장한다.
본 발명의 실시예 및 본 명세서에 기술된 모든 기능 동작은 본 명세서에 개시된 구조 및 그 구조적 등가물을 포함하는 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서, 또는 이들 중 하나 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 데이터 처리 장치에 의해 실행되거나 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령의 하나 이상의 모듈로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체, 기계 판독 가능 저장 디바이스, 기계 판독 가능 저장 기판, 메모리 디바이스, 기계 판독 가능 전파 신호에 영향을 미치는 물질의 조성, 또는 이들의 하나 이상의 조합일 수 있다. "데이터 처리 장치"라는 용어는 예를 들어 프로그램 가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다중 프로세서 또는 컴퓨터들을 포함하여, 데이터를 처리하기 위한 모든 장치, 디바이스 및 기계를 포함한다. 장치는 하드웨어 이외에, 해당 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 생성하는 코드, 예를 들어 프로세서 펌웨어, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제 또는 이들 중 하나의 조합을 구성하는 코드를 포함할 수 있다. 전파 신호는 인공적으로 생성된 신호, 예를 들어 적절한 수신기 디바이스로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위해 생성되는 기계 생성 전기, 광학 또는 전자기 신호이다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 스크립트 또는 코드라고도 함)은 컴파일된 또는 해석된 언어를 포함하여 모든 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램 또는 컴퓨팅 환경에 사용하기에 적합한 모듈, 구성 요소, 서브 루틴 또는 기타 디바이스를 포함하여 모든 형태로 배포될 수 있다. 컴퓨터 프로그램이 반드시 파일 시스템의 파일에 해당하는 것은 아니다. 프로그램은 다른 프로그램 또는 데이터(예를 들어, 마크 업 언어 문서에 저장된 하나 이상의 스크립트)를 보유하는 파일의 일부, 문제의 프로그램 전용의 단일 파일, 또는 복수의 조정된 파일(예를 들어, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 또는 코드의 일부를 저장하는 파일)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 또는 하나의 사이트에 위치하거나 여러 사이트에 분산되어 있고 통신 네트워크에 의해 상호 연결된 여러 컴퓨터에서 실행되도록 배치될 수 있다.
본 명세서에 기술된 프로세스 및 논리 흐름은 입력 데이터를 조작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그램 가능 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 프로세스 및 논리 흐름은 또한 특수 목적 논리 회로, 예를 들어 FPGA(필드 프로그램 가능 게이트 어레이) 또는 ASIC(애플리케이션 특정 집적 회로)에 의해 수행될 수 있으며 장치는 또한 이들로 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는 예로서 범용 및 특수 목적 마이크로 프로세서, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령을 수행하기 위한 프로세서와 명령 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한 예를 들어 자기, 자기 광 디스크 또는 광 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스를 포함하거나, 또는 이로부터 데이터를 수신하거나 데이터를 전송하거나 또는 그 둘 모두를 하기 위해 동작적으로 연결될 것이다. 그러나 컴퓨터에는 이러한 디바이스가 필요하지 않다. 더욱이, 컴퓨터는 다른 디바이스, 예를 들어 태블릿 컴퓨터, 모바일 전화기, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 모바일 오디오 플레이어, GPS(Global Positioning System) 수신기에 내장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터 판독 가능 매체는 예로서 EPROM, EEPROM 및 플래시 메모리 디바이스와 같은 반도체 메모리 디바이스; 내부 하드 디스크 및 이동식 디스크와 같은 자기 디스크; 광자기 디스크; 및 CD ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함하는 모든 형태의 비 휘발성 메모리, 매체 및 메모리 디바이스를 포함한다. 프로세서와 메모리는 특수 목적 논리 회로에 의해 보완되거나 그에 통합될 수 있다.
사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 본 발명의 실시예는 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스(예를 들어, CRT(음극선관) 또는 LCD(liquid crystal display) 디스플레이 및 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 터치 스크린, 버튼, 키보드 또는 다른 입력 디바이스를 갖는 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해 다른 종류의 디바이스가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은 임의의 형태의 감각 피드백, 예를 들어 시각적 피드백, 청각 피드백 또는 촉각 피드백일 수 있고, 사용자로부터의 입력은 음향, 음성 또는 촉각 입력을 포함하는 임의의 형태로 수신될 수 있다.
본 발명의 실시예는 데이터 서버와 같은 백엔드 구성 요소, 애플리케이션 서버와 같은 미들웨어 구성 요소, 또는 사용자가 본 발명의 구현과 상호 작용할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트 엔드 구성 요소, 또는 하나 이상의 이러한 백엔드, 미들웨어 또는 프론트 엔드 구성 요소의 임의의 조합을 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 시스템의 구성 요소는 임의의 형태 또는 매체의 디지털 데이터 통신, 예를 들어 통신 네트워크에 의해 상호 연결될 수 있다. 통신 네트워크의 예는 근거리 통신망 ("LAN") 및 광역 통신망("WAN"), 예를 들어 인터넷을 포함한다.
컴퓨팅 시스템은 클라이언트 및 서버를 포함할 수 있다. 클라이언트와 서버는 일반적으로 서로 멀리 떨어져 있으며 일반적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각 컴퓨터에서 실행되고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램으로 인해 발생한다.
본 명세서는 많은 세부 사항을 포함하지만, 이들은 본 발명의 범위 또는 청구될 수 있는 것에 대한 제한으로 해석되어서는 안되며, 오히려 본 발명의 특정 실시예에 특정한 특징의 설명으로 해석되어야 한다. 별도의 실시예와 관련하여 본 명세서에서 설명된 특정 특징은 단일 실시예에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시예와 관련하여 설명된 다양한 특징은 또한 다수의 실시예에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징이 특정 조합으로 작용하는 것으로 설명될 수 있고, 심지어 처음에 그렇게 주장되더라도, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징은 일부 경우에 그 조합으로부터 제외될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관한 것일 수 있다.
유사하게, 동작이 특정 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이는 바람직한 결과를 달성하기 위해 이러한 동작이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 또는 도시된 모든 동작이 수행되는 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안된다. 특정 상황에서, 멀티 태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다. 더욱이, 전술한 실시예에서의 다양한 시스템 구성 요소의 분리는 모든 실시예에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 기술된 프로그램 구성 요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품으로 패키지될 수 있음을 이해해야 한다.
따라서, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었다. 다른 실시예는 다음의 청구 범위의 범위 내에 있다. 예를 들어, 청구 범위에 언급된 동작은 다른 순서로 수행될 수 있으며 여전히 바람직한 결과를 달성할 수 있다.
Claims (20)
- 전자 디바이스에 있어서,
배터리와;
배터리에 의해 제공되는 전압 및 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지하도록 구성된 하나 이상의 센서와;
전원 관리 시스템을 포함하여:
하나 이상의 센서를 사용하여, 배터리에 의해 제공되는 전압 및 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지하고;
배터리의 현재 상태를 결정하고;
감지된 전압, 감지된 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한(current limit)을 결정하고; 그리고
배터리로부터 인출(draw)되는 전류를 전류 제한 이하로 유지하기 위해 전자 디바이스의 전원 사용의 감소를 개시하도록 구성되는 전자 디바이스. - 제1항에 있어서,
전자 디바이스는 모바일 전화기인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
전원 관리 시스템은,
(i) 배터리에 의해 제공된 전압과 전류를 감지하는 단계 및 (ii) 배터리의 현재 상태를 결정하는 단계를 포함하는 측정 사이클을 주기적으로 반복하고, 그리고
주기적으로 반복되는 측정 사이클 동안 획득된 데이터에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 조정하도록 구성되는 전자 디바이스. - 선행하는 행들 중 어느 한 항에 있어서,
전자 디바이스는 전압 임계치를 가지며,
전자 디바이스는 전압 임계치보다 작은 전압을 감지하는 것에 응답하여 전원을 차단하도록 구성되는 전자 디바이스. - 선행하는 행들 중 어느 한 항에 있어서,
전원 관리 시스템은,
배터리의 개방 회로 전압을 나타내는 데이터를 획득함으로써 배터리의 현재 상태를 나타내는 데이터를 획득하도록 구성되는 전자 디바이스. - 제5항에 있어서,
전원 관리 시스템은,
배터리의 충전 상태 및 배터리 온도를 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 및
배터리의 표시된 충전 상태 및 배터리의 표시된 온도에 대응하는 개방 회로 전압을 결정하는 단계에 의해 배터리의 개방 회로 전압을 획득하도록 구성되는 전자 디바이스. - 선행하는 행들 중 어느 한 항에 있어서,
전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하기 위해, 전원 관리 시스템은,
감지된 전압, 감지된 전류 및 결정된 배터리 상태에 기초하여, 배터리에 의해 제공되는 전압이 사전 결정된 전압 임계치 이하로 떨어지지 않고 배터리가 제공할 수 있는 전류량을 나타내는 최대 전류 임계치을 결정하도록 구성되는 전자 디바이스. - 선행하는 행들 중 어느 한 항에 있어서,
전원 관리 시스템은,
감지된 전압 및 전류에 기초하여 배터리의 배터리 임피던스를 결정하고; 그리고
배터리 임피던스를 사용하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하도록 구성되는 전자 디바이스. - 선행하는 행들 중 어느 한 항에 있어서,
전자 디바이스는 전자 디바이스 사용자의 전원 관리 선호도를 나타내는 사용자 입력을 수신하는 사용자 인터페이스를 제공하도록 구성되고,
전원 관리 시스템은 사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시된 전원 관리 선호도에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하도록 구성되는 전자 디바이스. - 제9항에 있어서,
전원 관리 시스템은,
전자 디바이스에 대한 제1 전류 임계치을 결정하는 단계;
감지된 전압, 감지된 전류 및 결정된 배터리 상태에 기초하여 제1 전류 임계치보다 큰 최대 전류 임계치을 결정하는 단계; 및
전자 디바이스에 대한 전류 제한으로서, 사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시된 전원 관리 선호도에 기초하여 제1 전류 임계치로부터 최대 전류 임계치까지의 전류 제한을 선택하는 단계에 의해 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하도록 구성되는 전자 디바이스. - 제10항에 있어서,
전류 제한을 선택하는 단계는,
사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시된 전원 관리 선호도에 기초하여, 제1 전류 임계치보다 크고 최대 전류 임계치보다 작은 전류 제한을 선택하는 단계를 포함하는 전자 디바이스. - 선행하는 행들 중 어느 한 항에 있어서,
전원 관리 시스템은,
전자 디바이스의 디스플레이를 디밍(dimming)하는 단계와;
전자 디바이스의 하나 이상의 구성 요소에 공급되는 전류를 감소시키는 단계와;
전자 디바이스의 하나 이상의 동작 블럭(performance block)에 공급되는 전압을 감소시키는 단계와;
전자 디바이스의 하나 이상의 처리 유닛의 클럭 주파수를 감소시키는 단계와; 또는
전자 디바이스의 하나 이상의 구성 요소를 비활성화하는 단계 중 하나 이상에 의해 전자 디바이스의 전원 사용의 감소를 개시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스. - 방법으로서,
배터리로 구동되는 전자 디바이스에 의해, 배터리에 의해 제공되는 전압 및 배터리에 의해 제공되는 전류를 감지하는 단계;
전자 디바이스에 의해, 배터리의 현재 상태를 결정하는 단계;
전자 디바이스에 의해, 감지된 전압과 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하는 단계; 및
전자 디바이스에 의해, 배터리로부터 인출되는 전류를 전류 제한 이하로 유지하도록 전자 디바이스의 전원 사용을 관리하는 단계를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
배터리의 현재 상태를 결정하는 단계는,
배터리의 충전 상태, 배터리의 온도 또는 배터리의 개방 회로 전압을 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 및
전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하는 단계로서:
적어도 (i) 배터리에 의해 전자 디바이스에 제공되는 전압 및 (ii) 배터리의 충전 상태, 배터리의 온도 또는 배터리의 개방 회로 전압을 나타내는 데이터에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 임계치을 결정하는 단계와; 그리고
결정된 전류 임계치에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 설정하는 단계를 포함하는 방법. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
전자 디바이스에 대한 전압 임계치을 결정하는 단계를 더 포함하고,
전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하는 단계는 전압 임계치에 더 기초하는 방법. - 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 전류 제한을 사용하여 전원 소비를 관리하기 위해 전자 디바이스를 동작시키는 단계를 더 포함하고,
전자 디바이스에 대한 전류 제한을 설정하는 단계는,
배터리의 현재 상태에 대응하는 배터리 임피던스를 결정하는 단계와, 상기 배터리 임피던스는 적어도 감지된 전압 및 감지된 전류에 기초하고;
결정된 배터리 임피던스에 적어도 기초하여 전류 임계치을 결정하는 단계, 상기 전류 제한은 전류 임계치에 기초하고; 그리고
전자 디바이스에 대한 전류 제한을 제1 전류 제한으로부터 상기 결정된 전류 임계치에 기초하는 제2 전류 제한으로 변경하는 단계를 포함하고, 상기 제2 전류 제한은 제1 전류 제한과 상이한 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
배터리의 현재 상태 및 배터리에 의해 제공된 전압과 전류를 나타내는 업데이트된 데이터를 주기적으로 획득하는 단계; 및
업데이트된 데이터에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 주기적으로 조정하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제17항에 있어서,
전자 디바이스는 업데이트된 데이터를 획득하는 단계 및 전류 제한을 시간당 1회 및 1MHz 사이의 속도로 조정하는 단계의 동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
전자 디바이스 사용자의 전원 관리 선호도를 나타내는 사용자 입력을 수신하도록 구성된 사용자 인터페이스를 제공하는 단계를 더 포함하고,
전자 디바이스에 대한 전류 제한을 설정하는 단계는 사용자 인터페이스를 사용하여 수신된 사용자 입력에 의해 표시된 전원 관리 선호도에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법. - 시스템으로서,
배터리 구동 전자 디바이스의 전원을 관리하도록 구성된 하나 이상의 전자 디바이스를 포함하고, 상기 시스템은,
전자 디바이스의 배터리에 의해 제공되는 전압 및 전자 디바이스의 배터리에 의해 제공되는 전류를 획득하고;
전자 디바이스의 배터리의 현재 상태를 나타내는 데이터를 획득하고;
획득된 전압, 및 획득된 전류 및 결정된 배터리의 현재 상태에 기초하여 전자 디바이스에 대한 전류 제한을 결정하고; 그리고
전자 디바이스의 배터리로부터 인출되는 전류를 전류 제한 이하로 유지하도록 전자 디바이스의 전원 사용의 감소를 개시하도록 구성되는 시스템.
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