KR20210078224A - 배터리의 수명을 관리하기 위한 전자 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시에 따른 일 실시 예는 배터리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 배터리를 상기 배터리의 만충 전압까지 충전하고, 상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고, 제2 전류 값으로 상기 배터리를 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때 상기 배터리의 만충 전압을 상기 제1 만충 전압보다 낮은 제2 만충 전압으로 설정하고, 상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고, 상기 제2 전류 값보다 낮은 제1 전류 값으로 상기 배터리를 상기 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때 상기 배터리의 만충 전압은 상기 제1 만충 전압으로 유지할 수 있는 전자 장치가 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

배터리의 수명을 관리하기 위한 전자 장치 및 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR EXTENDING BATTERY LIFE}
본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 전자 장치의 배터리에 관한 것으로, 배터리의 수명을 관리하기 위한 전자 장치 및 방법에 관한 것이다.
배터리는 화학적 반응에 의해 발생하는 에너지를 전기에너지로 변환하여 사용하는 에너지 저장장치로, 1차 배터리(primary cell), 2차 배터리(secondary cell) 및 연료배터리가 이에 속한다. 일반적으로, 한번 반응한 이후 다시 전기 에너지를 가하였을 때 가역적 반응이 일어나지 못하여 재사용이 불가능한 배터리를 1차 배터리, 가역적 반응이 반복적으로 일어나 지속적으로 사용할 수 있는 배터리를 2차 배터리라고 한다.
최근 2차 배터리 시장의 대부분을 차지하고 있는 리튬 이온배터리는, 모바일 IT 어플리케이션(mobile IT application)의 급속한 발달과 함께 수요가 빠르게 증가해왔다. 리튬 이온배터리는 다른 배터리에 비해 무게가 가볍고, 에너지 밀도가 높기 때문에 고용량, 고효율 구현이 가능하며, 이에 따라 스마트폰, PDA, 노트북, Tablet PC 등과 같은 IT 디바이스 및 소형가전부터 EV(electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle)와 같은 전기 자동차 및 ESS(energy storage system)까지 다양하게 적용되고 있다.
또한, 최근에는 전자 장치의 디자인이 슬림화 되면서 기존의 교체 가능한 착탈식 배터리는 줄어들고, 사용자가 임의로 분리할 수 없는 내장형 배터리가 늘어나는 추세에 있다. 이로 인해, 사용자는 배터리를 분리하지 못하고 전자 장치에 충전기를 꽂아서 내장된 배터리를 충전해야 한다는 번거로움이 발생했다. 긴 충전시간을 단축시켜 사용자의 불편을 해결하고자 급속충전 기술이 도입되었으며, 관련 기술에 대한 연구도 활발히 진행중에 있다.
리튬 이온배터리의 노화도에 영향을 끼치는 요소 중 첫 번째는 충전과 방전의 빈도이다. 충전과 방전의 빈도가 증가함에 따라 배터리 셀의 열화가 발생하고, 이에 따라 셀의 노화도가 증가하게 된다.
두 번째는 최근 도입된 급속충전 기술이다. 급속충전 기술은 긴 충전시간에 대한 사용자의 불편을 해결함에도 불구하고, 스웰링(swelling) 현상이 발생할 수 있다. 배터리에 전력을 인가하면, 양극에서 음극으로 전자가 이동하고 동시에 양극에서 분리된 리튬이온이 분리막을 통과해 전해액을 거쳐서 음극에 삽입되는데, 이 과정을 인터칼레이션(intercalation)이라고 한다. 그러나 급속충전에 따라 충전 전류가 높아질수록, 리튬이온이 음극에 삽입되지 못하고 금속 리튬으로 석출되는 현상이 나타난다. 즉, 급속충전을 계속 할 경우, 금속 리튬의 석출이 계속 커지게 되면서 음극이 분리막을 뚫고 양극과 만나 단락(short)이 발생할 수 있다. 이러한 배터리 내부의 단락(short)은 배터리의 발열을 초래하고 결국 배터리가 부풀게 되는 것이다. 또한, 과충전 및 과방전을 반복하게 되면서 배터리 셀 내부의 전해액에서 가스가 발생하고, 이로 인해서 배터리가 부풀게 될 수도 있다. 이와 같이 배터리가 부풀게 되는 현상을 스웰링(swelling) 현상이라고 한다. 스웰링(swelling) 현상으로 인해 배터리 셀의 두께가 두꺼워지면, 배터리 내부에 기계적인 스트레스를 가하게 되어 배터리의 노화도에 영향을 끼친다.
이러한 리튬 이온배터리의 노화도를 관리하기 위해서는 배터리의 사이클 라이프(cycle life)를 정확하게 산출하여 충전 전압 등을 제어해야 한다.일 실시 예에 따르면, 배터리의 누적 충전량이 100%가 되면 1회 충전으로 판단하여 사이클 수를 카운트하였고, 일정 횟수가 지나면 충전 전압을 낮추었다. 그러나 최근 도입된 급속충전은 과충전을 방지하기 위하여 일반적인 충전보다 충전 전압을 더 빨리 낮춰야 한다. 그럼에도 불구하고 사이클 수를 카운트하는 방법을 급속충전에 대해 동일하게 적용하면 충전 전압을 낮추는 시점이 늦어지게 된다. 급속충전에서 충전 전압을 낮추는 시점이 늦어지게 되면, 전자 장치의 배터리는 과충전이 반복되고 배터리 내부에 가해지는 스트레스로 인해 노화가 빠르게 진행된다.
따라서, 본 개시에 따른 다양한 실시 예에서는 배터리의 효율적인 사용을 위해 충전 환경을 고려하여 사이클 수를 카운트하여 충전 전압 등을 제어하고자 한다.
일 실시 예에서의 전자 장치는, 배터리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 배터리를 상기 배터리의 만충 전압까지 충전하고, 상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고, 제2 전류 값으로 상기 배터리를 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때 상기 배터리의 만충 전압을 상기 제1 만충 전압보다 낮은 제2 만충 전압으로 설정하고, 상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고, 상기 제2 전류 값보다 낮은 제1 전류 값으로 상기 배터리를 상기 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때 상기 배터리의 만충 전압은 상기 제1 만충 전압으로 유지할 수 있다.
일 실시 예에서의 전자 장치의 동작 방법은, 상기 전자 장치의 배터리를 상기 배터리의 만충 전압까지 충전하는 동작 및 상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 제2 전류 값으로 상기 배터리를 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때 상기 배터리의 만충 전압을 상기 제1 만충 전압보다 낮은 제2 만충 전압으로 설정하는 동작을 포함하고, 상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 상기 제2 전류 값보다 낮은 제1 전류 값으로 상기 배터리를 상기 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때 상기 배터리의 만충 전압은 상기 제1 만충 전압으로 유지할 수 있다.
본 개시에 따른 다양한 실시 예에서의 전자 장치 및 방법은, 급속 충전 등의 다양한 충전 환경에 대응하여 배터리의 노화를 관리할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 환경에 대해 가중치 값을 적용하여 만충 전압을 변경 또는 유지하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 만충 전압이 변경되어 충전 전류를 제어하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전류 값에 기반하여 가중치 값에 따른 누적 환산 충전 용량을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전류 값에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수를 카운트하여 만충 전압을 제어하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전류 값에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수에 따른 만충 전압의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전압 구간에 기반하여 가중치 값에 따른 누적 환산 충전 용량을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전압에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수를 카운트하여 만충 전압을 제어하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 저전압 구간의 배터리의 충전 전압에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수를 카운트하여 만충 전압을 제어하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 1은, 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2은, 다양한 실시 예들에 따른, 전력 관리 모듈(188) 및 배터리(189)에 대한 블록도(200)이다.
도 2를 참조하면, 전력 관리 모듈(188)은 충전 회로(210), 전력 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 포함할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)에 대한 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 충전 회로(210)는 외부 전원의 종류(예: 전원 어댑터, USB 또는 무선충전), 상기 외부 전원으로부터 공급 가능한 전력의 크기(예: 약 20와트 이상), 또는 배터리(189)의 속성 중 적어도 일부에 기반하여 충전 방식(예: 일반 충전 또는 급속 충전)을 선택하고, 상기 선택된 충전 방식을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 외부 전원은 전자 장치(101)와, 예를 들면, 연결 단자(178)을 통해 유선 연결되거나, 또는 안테나 모듈(197)를 통해 무선으로 연결될 수 있다.
전력 조정기(220)는, 예를 들면, 외부 전원 또는 배터리(189)로부터 공급되는 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 조정함으로써 다른 전압 또는 다른 전류 레벨을 갖는 복수의 전력들을 생성할 수 있다. 전력 조정기(220)는 상기 외부 전원 또는 배터리(189)의 전력을 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소들 중 일부 구성 요소들 각각의 구성 요소에게 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 조정기(220)는 LDO(low drop out) regulator 또는 switching regulator의 형태로 구현될 수 있다. 전력 게이지(230)는 배터리(189)에 대한 사용 상태 정보(예: 배터리(189)의 용량, 충방전 횟수, 전압, 또는 온도)를 측정할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, 충전 회로(210), 전압 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 이용하여, 상기 측정된 사용 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 충전과 관련된 충전 상태 정보(예: 수명, 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling))를 결정할 수 있다. 전력 관리 모듈(188)은 상기 결정된 충전 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 정상 또는 이상 여부를 판단할 수 있다. 배터리(189)의 상태가 이상으로 판단되는 경우, 전력 관리 모듈(188)은 배터리(189)에 대한 충전을 조정(예: 충전 전류 또는 전압 감소, 또는 충전 중지)할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)의 기능들 중 적어도 일부 기능은 외부 제어 장치(예: 프로세서(120))에 의해서 수행될 수 있다.
배터리(189)는, 일 실시 예에 따르면, 배터리 보호 회로(protection circuit module(PCM))(240)를 포함할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)는 배터리(189)의 성능 저하 또는 소손을 방지하기 위한 다양한 기능(예: 사전 차단 기능)들 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)은, 추가적으로 또는 대체적으로, 셀 밸런싱, 배터리의 용량 측정, 충방전 횟수 측정, 온도 측정, 또는 전압 측정을 포함하는 다양한 기능들을 수행할 수 있는 배터리 관리 시스템(battery management system(BMS))의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리(189)의 상기 사용 상태 정보 또는 상기 충전 상태 정보의 적어도 일부는 센서 모듈(276) 중 해당하는 센서(예: 온도 센서), 전원 게이지(230), 또는 전력 관리 모듈(188)을 이용하여 측정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 센서 모듈(176) 중 상기 해당하는 센서(예: 온도 센서)는 배터리 보호 회로(140)의 일부로 포함되거나, 또는 이와는 별도의 장치로서 배터리(189)의 인근에 배치될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 환경에 대해 가중치 값을 적용하여 만충 전압을 변경 또는 유지하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 동작 301에서 외부 전원 장치를 통해 공급되는 전력을 이용하여 배터리(예: 도 2의 배터리(140))의 충전을 시작할 수 있다. 예를 들어, 외부 전원 장치는 충전 장치(예: 어댑터 또는 케이블) 및 보조 배터리 중 적어도 하나에 해당될 수 있다. 전자 장치의 배터리는 정전류(constant current, CC) 제어를 통해 충전을 진행하고, 이후 미리 설정된 만충 전압에 도달하면 정전압(constant voltage, CV) 제어로 변경할 수 있다. 상기 정전압 제어 중 배터리로 공급되는 전류가 특정 전류 값 이하로 떨어지면, 전자 장치는 배터리가 만충이 되었다고 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 303에서 다양한 충전 환경에 대한 가중치 값을 적용하여 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 일반적인 충전 환경(예: 1.0C의 충전 속도)을 기준으로 급속 충전 환경(예: 1.0C를 초과하는 충전 속도), 저전압 조건에서의 충전 환경(예: 0.2C의 충전 속도)과 같이 충전 환경에 변화가 발생하면 충전 전류를 제어할 수 있고, 실제 충전된 용량에 대해 가중치 값을 다르게 적용할 수 있다. 여기서 C는 충방전율(current rate, C-rate)을 나타내는 단위로 배터리의 전체 용량에 대응되도록 결정될 수 있다. 따라서 30Ah의 용량을 가진 배터리에 대한 1.3C는 39A의 전류 값을 의미할 수 있고, 2.0C는 60A의 전류 값을 의미할 수 있다. 충전 환경의 변화는 급속 충전(높은 전류), 저전압 조건에서의 충전뿐만 아니라, 저온에서의 충전, 만충 후 고온으로의 이동과 같은 충전 환경의 변화도 포함될 수 있다. 충전 환경에 따라 가중치 요소를 적용하면, 프로세서(150)는 실제 충전 용량과 다른 환산 충전 용량을 산출할 수 있다. 상기 가중치 요소는 충전 전류 및/또는 만충 전압에 따라 미리 설정된 가중치 표(table)에 따라 설정될 수 있다.
제1 만충 전압 제2 만충 전압
제1 전류 값 제1 가중치 요소 중 제1 값 제1 가중치 요소 중 제2 값
제2 전류 값 제2 가중치 요소 중 제1 값 제2 가중치 요소 중 제2 값
표 1은 충전 전류(제1 전류 값 및 제2 전류 값)와 만충 전압(제1 만충 전압 및 제2 만충 전압)에 따라 실제 충전 용량에 적용할 가중치 값을 미리 설정해둔 것이다. 제1 가중치 요소는 제1 전류 값으로 충전하는 경우에 대하여 적용할 가중치 값(제1 값, 제2 값 등)을 포함할 수 있다. 제2 가중치 요소는 상기 제1 전류 값보다 높은 제2 전류 값으로 충전하는 경우에 대하여 적용할 가중치 값(제1 값, 제2 값 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 만충 전압으로의 충전에 대하여 일반적인 충전 환경(예: 1.0C의 충전 속도)을 제1 전류 값으로 설정하고, 급속 충전 환경(예: 2.0C의 충전 속도)을 제2 전류 값으로 설정할 수 있다. 일 실시 예에서, 30Ah의 용량을 가진 배터리를 1.0C의 전류로 10% 충전한 경우, 프로세서(150)는 제1 가중치 요소 중 제1 값(예: 1.1)의 가중치 값을 적용하여 환산 충전 용량을 11%로 계산할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 30Ah의 용량을 가진 배터리를 2.0C의 전류로 10% 충전한 경우, 프로세서(150)는 제2 가중치 요소 중 제1 값(예: 1.5)의 가중치 값을 적용하여 환산 충전 용량을 15%로 계산할 수 있다. 제1 전류 값 및/또는 제2 전류 값은 일반적인 충전 환경, 급속 충전 환경뿐만 아니라 저전압 충전 조건, 저온에서의 충전 조건 등에서의 충전 전류 값을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(150)는 계산한 환산 충전 용량을 누적하여 산출하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 305에서 누적 환산 충전 용량을 기반으로 충전 및 방전 사이클 수를 카운트할 수 있다. 예를 들어, 동작 303에서 산출된 누적 환산 충전 용량이 100%에 도달하게 되면 프로세서(150)는 이를 1회로 카운트할 수 있다. 전자 장치(100)의 배터리는 충전과 방전이 반복됨에 따라 배터리의 용량이 감소하므로, 전자 장치(100)는 배터리의 노화도를 관리하기 위해 상기 충전 및 방전 사이클 수를 카운트할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 307에서 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는 지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 동작 307의 확인 결과, 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는 경우 프로세서(150)는 동작 309에서 만충 전압을 변경할 수 있고, 지정된 횟수를 초과하지 않는 경우 동작 311에서 만충 전압을 유지할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 만충 전압이 변경되어 충전 전류를 제어하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 4를 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 동작 401에서 배터리(예: 도 2의 배터리(140))의 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는 경우(예: 도 3의 309) 만충 전압을 변경할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 제1 만충 전압으로 설정되어 있던 만충 전압을 제1 만충 전압보다 낮은 제2 만충 전압으로 낮춰 설정할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 403에서 제2 만충 전압에 기반하여 충전 전류를 낮춰 설정할 수 있다. 예를 들어, 배터리(140)의 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수(예: 100회)를 초과하면, 3000mAh의 용량을 갖는 배터리에 있어서 300mAh의 용량에 해당하는 배터리 셀은 더 이상의 기능을 할 수 없는 데드 셀(dead cell)이 될 수 있다. 프로세서(150)는 상기 배터리에 대하여 제1 만충 전압에 기반한 충전 전류(예: 3A)에서 제2 만충 전압에 기반한 충전 전류(예: 2.7A)로 낮춰 설정할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전류 값에 기반하여 가중치 값에 따른 누적 환산 충전 용량을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 5를 참조하면, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 제1 전류 값으로 일정한 SOC(state of charge) 구간을 충전하는 경우(510), 제1 가중치 요소를 적용하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 제1 전류 값보다 높은 제2 전류 값으로 일정한 SOC 구간을 충전하는 경우(500), 제1 가중치 요소보다 높은 제2 가중치 요소를 적용하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 30Ah의 용량을 가진 배터리를 1.3C의 전류 또는 2.0C의 전류로 충전할 수 있다. 도 6은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전류 값에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수를 카운트하여 만충 전압을 제어하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 6의 설명과 관련하여 전술한 내용과 대응되거나 동일 또는 유사한 내용은 생략될 수 있다.
도 6을 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 동작 601에서 전자 장치(100)에 포함된 배터리(예: 도 2의 배터리(140))의 만충 전압을 제1 만충 전압으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 만충 전압은 4.33V로 설정될 수 있다. 그러나 다양한 실시 예에서, 제1 만충 전압은 배터리의 크기, 용량, 전자 장치의 모델, 제조사 등에 따라 다른 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 제1 만충 전압을 제2 만충 전압보다 높게 설정할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 603에서 외부 전원 장치를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 전자 장치(100)는 외부 전원 장치로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(140)의 충전을 시작할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 605에서 전류 값이 제1 전류 값을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 605의 확인 결과, 전류 값이 제1 전류 값을 초과하는 경우에 해당 전류 값을 제2 전류 값이라 할 수 있다. 프로세서(150)는 동작 607에서 상기 제2 전류 값에 대해 제2 가중치 요소 중 제1 값을 적용할 수 있다.
동작 605의 확인 결과, 전류 값이 제1 전류 값을 초과하지 않는 경우에 프로세서(150)는 동작 609에서 상기 제1 전류 값에 대해 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 일정한 SOC 구간을 충전하는 경우, 프로세서(150)는 제1 전류 값에 대해 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용하고, 제2 전류 값에 대해 제2 가중치 요소 중 제1 값을 적용할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 상기 제1 가중치 요소 중 제1 값을 1.1로 설정할 수 있고, 상기 제2 가중치 요소 중 제1 값을 1.5로 설정할 수 있다. 그러나 다양한 실시 예에서, 제1 가중치 요소 및 제2 가중치 요소의 제1 값 및 제2 값은 미리 설정된 가중치 표(table)에 따라 다른 값으로 설정될 수 있다. 상기 가중치 표(table)는 충전 환경에 따라 다르게 적용되는 가중치 값에 대한 표(table)일 수 있다. 충전 환경은 일반적인 충전 환경, 급속 충전(높은 전류) 환경, 저전압 조건에서의 충전 환경, 저온에서의 충전 환경 및 만충 후 고온으로의 이동과 같은 충전 환경 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 제2 가중치 요소를 제1 가중치 요소보다 높게 설정할 수 있다.
전자 장치(100)는 동작 611에서 제1 가중치 요소 또는 제2 가중치 요소를 적용하여 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 계산한 환산 충전 용량을 누적하여 산출하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 충전 전류 값에 따라 동작 611에서 가중치 요소가 적용되면, 프로세서(150)는 실제 충전 용량과 다른 환산 충전 용량을 산출할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 제2 전류 값을 통해 충전을 한 경우의 환산 충전 용량을 제1 전류 값을 통해 충전을 한 경우의 환산 충전 용량보다 크게 산출할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 613에서 누적 환산 충전 용량을 기반으로 충전 및 방전 사이클 수를 카운트할 수 있다. 일 실시 예에 따라 제1 전류 값으로 충전을 반복한 경우, 프로세서(150)는 제1 가중치 요소 중 제1 값(예: 1.1)을 적용하여 누적 환산 충전 용량(예: 90%)을 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따라 제2 전류 값으로 충전을 반복한 경우, 프로세서(150)는 제2 가중치 요소 중 제1 값(예: 1.5)을 적용하여 누적 환산 충전 용량(예: 110%)을 산출할 수 있다. 이에 대해, 프로세서(150)는 누적 환산 충전 용량이 100%에 먼저 도달한 제2 전류 값으로의 충전에 대해 충전 및 방전 사이클 수를 1회로 카운트할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 615에서 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 615의 확인 결과, 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는 경우에 프로세서(150)는 동작 617에서 만충 전압을 제1 만충 전압(예: 4.33V)에서 제2 만충 전압(예: 4.31V)으로 낮춰 설정할 수 있다.
동작 615의 확인 결과, 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하지 않는 경우, 프로세서(150)는 동작 603으로 되돌아가 이하 단계를 재수행할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전류 값에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수에 따른 만충 전압의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 7을 참조하면, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 제1 전류 값을 1.3C로, 제2 전류 값을 2.0C(급속 충전)로 설정할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 제1 전류 값인 1.3C로 충전을 시작할 수 있고, 제1 가중치 요소를 적용하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 제2 전류 값인 2.0C로 충전을 시작할 수 있고, 제1 가중치 요소보다 높은 제2 가중치 요소를 적용하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 일정한 SOC 구간에 대해 제2 전류 값인 2.0C로 충전하는 경우의 누적 환산 충전 용량이 제1 전류 값인 1.3C로 충전하는 경우의 누적 환산 충전 용량보다 큰 값일 수 있다.
일 실시 예에서, 누적 환산 충전 용량에 따른 배터리(예: 도 2의 배터리(140))의 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는 경우(710, 720), 프로세서(150)는 배터리(140)의 만충 전압을 낮출 수 있다(710→730, 720→740). 예를 들어, 프로세서(150)는 제2 전류 값인 2.0C로 충전하는 경우에 배터리(140)의 만충 전압을 낮추는 시점(710)을 제1 전류 값인 1.3C로 충전하는 경우에 배터리의 만충 전압을 낮추는 시점(720)보다 더 빠른 시점으로 설정할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리의 만충 전압을 낮추는 시점은 급속 충전 조건뿐만 아니라 저전압 충전 조건, 저온에서의 충전 조건 등 모든 충전 환경을 반영하여 설정할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전압 구간에 기반하여 가중치 값에 따른 누적 환산 충전 용량을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 8을 참조하면, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 배터리(예: 도 2의 배터리(140))를 제1 전류 값으로 충전하는 경우, 제1 전압 구간에 대해 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 구간에 대하여 제1 가중치 요소 중 제1 값(830~840)을 적용하면, 상기 제1 전압 구간의 시작점에서의 누적 환산 충전 용량(800) 및 끝점에서의 누적 환산 충전 용량(810)을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 제2 전압 구간에 대해 제1 가중치 요소 중 제2 값을 적용하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제2 전압 구간에 대하여 제1 가중치 요소 중 제2 값(850~860)을 적용하면, 상기 제2 전압 구간의 시작점에서의 누적 환산 충전 용량(810) 및 끝점에서의 누적 환산 충전 용량(820)을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 가중치 요소 중 제1 값은 제1 가중치 요소 중 제2 값보다 큰 값일 수 있다.
예를 들어, 3.4V에서 0%인 배터리를 3.9V에서 60%까지 충전하는 경우, 3.4V에서 3.7V까지의 전압 구간을 제1 전압 구간이라고 할 수 있고, 3.7V에서 3.9V까지의 전압 구간을 제2 전압 구간이라고 할 수 있다. 프로세서(150)는 상기 제1 전압 구간에서 전체 충전 용량인 60% 중 40%를 충전할 수 있고, 상기 제2 전압 구간에서 전체 충전 용량인 60% 중 20%를 충전할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(150)는 상기 제1 전압 구간에 대해 1.2의 가중치 값(구간 830~840)을 적용하여 충전 용량 40%에 대한 환산 충전 용량을 48%로 계산할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(150)는 상기 제2 전압 구간에 대해 0.9의 가중치 값(구간 850~860)을 적용하여 충전 용량 20%에 대한 환산 충전 용량을 18%로 계산할 수 있다. 따라서 프로세서(150)는 누적 환산 충전 용량을 66%로 계산할 수 있고, 이는 실제 충전 용량인 60%보다 큰 값일 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)가 계산한 누적 환산 충전 용량이 실제 충전 용량보다 작은 값일 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 배터리의 충전 전압에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수를 카운트하여 만충 전압을 제어하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 9의 설명과 관련하여 전술한 내용과 대응되거나 동일 또는 유사한 내용은 생략될 수 있다.
도 9를 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 동작 901에서 전자 장치(100)에 포함된 배터리(예: 도 2의 배터리(140))의 만충 전압을 제1 만충 전압으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 제1 만충 전압을 동작 917에서의 제2 만충 전압보다 높게 설정할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 903에서 외부 전원 장치를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 전자 장치(100)는 외부 전원 장치로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(140)의 충전을 시작할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 제1 전류 값 또는 제2 전류 값 중 하나를 통해 배터리(140)의 충전을 시작할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)가 제1 전류 값으로 충전되는 경우에 대해 전자 장치(100)는 동작 905에서 충전 전압 값이 제1 충전 전압 구간을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 905의 확인 결과, 충전 전압 값이 제1 충전 전압 구간을 초과하는 경우에는 해당 충전 전압 값이 속하는 전압 구간을 제2 충전 전압 구간(예: 도 8의 810~820)이라 할 수 있다. 프로세서(150)는 동작 907에서 상기 제2 충전 전압 구간에 대해 제1 가중치 요소 중 제2 값을 적용할 수 있다. 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)가 제2 전류 값으로 충전되는 경우에 대해 프로세서(150)는 제2 가중치 요소 중 제2 값을 적용할 수 있다.
동작 905의 확인 결과, 충전 전압 값이 제1 충전 전압 구간(예: 도 8의 800~810)에 속하는 경우에 프로세서(150)는 동작 909에서 제1 충전 전압 구간에 대해 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용할 수 있다. 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)가 제2 전류 값으로 충전되는 경우에 대해 프로세서(150)는 제2 가중치 요소 중 제1 값을 적용할 수 있다.
전자 장치(100)는 동작 911에서 제1 가중치 요소 또는 제2 가중치 요소를 적용하여 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 계산한 환산 충전 용량을 누적하여 산출하여 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 제2 충전 전압 구간에서 충전을 한 경우의 환산 충전 용량을 제1 충전 전압 구간에서 충전을 한 경우의 환산 충전 용량보다 작게 산출할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 913에서 누적 환산 충전 용량을 기반으로 충전 및 방전 사이클 수를 카운트할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 915에서 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 915의 확인 결과, 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는 경우, 프로세서(150)는 동작 917에서 만충 전압을 제1 만충 전압에서 제2 만충 전압으로 낮춰 설정할 수 있다(예: 도 7의 710→730, 720→740).
동작 915의 확인 결과, 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하지 않는 경우, 프로세서(150)는 동작 903으로 되돌아가 만충 전압을 제1 만충 전압으로 유지한 채 이하 단계를 재수행할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 저전압 구간의 배터리의 충전 전압에 기반하여 충전 및 방전 사이클 수를 카운트하여 만충 전압을 제어하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 10의 설명과 관련하여 전술한 내용과 대응되거나 동일 또는 유사한 내용은 생략될 수 있다.
도 10을 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 동작 1001에서 전자 장치(100)에 포함된 배터리(예: 도 2의 배터리(140))의 만충 전압을 제1 만충 전압으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(150))는 제1 만충 전압을 동작 1017에서의 제2 만충 전압보다 높게 설정할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 1003에서 외부 전원 장치로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(140)의 충전을 시작할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 제1 전류 값 또는 제2 전류 값 중 하나를 통해 충전을 시작할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)가 제1 전류 값으로 충전되는 경우에 대해 전자 장치(100)는 동작 1005에서 충전 전압 값이 제1 충전 전압 구간보다 낮은 구간에 속하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 1005의 확인 결과, 충전 전압 값이 제1 충전 전압 구간보다 낮은 구간에 속하는 경우에는 해당 충전 전압 값을 제3 충전 전압이라 할 수 있다. 프로세서(150)는 동작 1007에서 상기 제3 충전 전압에서의 환산 충전 용량에 대해 배터리의 충전 용량에 관계없이 지정된 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 상기 지정된 값을 50%로 설정할 수 있다. 외부 전원 장치가 연결 단자(예: 도 1의 연결 단자(130))를 통해 전자 장치(100)에 2회 접속하면, 프로세서(150)는 각 1회 당 50%의 환산 충전 용량으로 산출할 수 있다. 이에 따라 누적 환산 충전 용량이 100%에 도달하게 되면 프로세서(150)는 충전 및 방전 사이클 수를 1회로 카운트할 수 있다.
동작 1005의 확인 결과, 충전 전압 값이 제1 충전 전압 구간에 속하는 경우에 프로세서(150)는 동작 1009에서 제1 충전 전압 구간에 대해 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용할 수 있다. 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)가 제2 전류 값으로 충전되는 경우에 대해 프로세서(150)는 제2 가중치 요소 중 제1 값을 적용할 수 있다.
전자 장치(100)는 동작 1011에서 제1 가중치 요소 또는 제2 가중치 요소를 적용하여 환산 충전 용량을 계산할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(150)는 계산한 환산 충전 용량을 누적하여 산출하여, 누적 환산 충전 용량을 계산할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 1013에서 누적 환산 충전 용량을 기반으로 충전 및 방전 사이클 수를 카운트할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 동작 1015에서 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 1015의 확인 결과, 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하는 경우에 프로세서(150)는 동작 1017에서 만충 전압을 제1 만충 전압에서 제2 만충 전압으로 낮춰 설정할 수 있다(예: 도 7의 710→730, 720→740).
동작 1015의 확인 결과, 충전 및 방전 사이클 수가 지정된 횟수를 초과하지 않는 경우, 프로세서(150)는 동작 1003으로 되돌아가 만충 전압을 제1 만충 전압으로 유지한 채 이하 단계를 재수행 할 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    배터리; 및
    적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 배터리를 상기 배터리의 만충 전압까지 충전하고,
    상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 제2 전류 값으로 상기 배터리를 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때, 상기 배터리의 만충 전압을 상기 제1 만충 전압보다 낮은 제2 만충 전압으로 설정하고,
    상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 상기 제2 전류 값보다 낮은 제1 전류 값으로 상기 배터리를 상기 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때, 상기 배터리의 만충 전압은 상기 제1 만충 전압으로 유지하도록 하는, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    제1 전압 구간에서 상기 제1 전류 값으로 상기 배터리가 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용하여 상기 배터리의 제1 환산 충전 용량을 결정하고,
    상기 제1 전압 구간에서 상기 제2 전류 값으로 상기 배터리가 상기 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 제2 가중치 요소 중 제1 값을 적용하여 상기 배터리의 제2 환산 충전 용량을 결정하도록 설정되는, 전자 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 가중치 요소가 상기 제1 가중치 요소보다 높게 설정되는, 전자 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 전압 구간보다 높은 제2 전압 구간에서 상기 제1 전류 값으로 상기 배터리가 상기 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 상기 제1 가중치 요소의 제2 값을 적용하여 상기 배터리의 제3 환산 충전 용량을 결정하도록 설정되는, 전자 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 가중치 요소의 제2 값이 상기 제1 가중치 요소의 제1 값보다 낮게 설정되는, 전자 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 전압 구간보다 낮은 제3 전압에서 상기 배터리의 충전이 발생한 경우, 상기 배터리의 충전 용량에 관계없이 상기 제1 환산 충전 용량을 지정된 값으로 결정하도록 설정되는, 전자 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 지정된 값이 50%로 설정되는, 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 배터리의 만충 전압을 상기 제2 만충 전압으로 설정하면, 상기 배터리의 충전 전류를 상기 제2 만충 전압에 기반하여 감소시키도록 설정되는, 전자 장치.
  9. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 전자 장치의 배터리를 상기 배터리의 만충 전압까지 충전하는 동작; 및
    상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 제2 전류 값으로 상기 배터리를 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때, 상기 배터리의 만충 전압을 상기 제1 만충 전압보다 낮은 제2 만충 전압으로 설정하는 동작을 포함하고,
    상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 상기 제2 전류 값보다 낮은 제1 전류 값으로 상기 배터리를 상기 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때, 상기 배터리의 만충 전압은 상기 제1 만충 전압으로 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    제1 전압 구간에서 상기 제1 전류 값으로 상기 배터리가 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용하여 상기 배터리의 제1 환산 충전 용량을 결정하는 동작; 및
    상기 제1 전압 구간에서 상기 제2 전류 값으로 상기 배터리가 상기 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 제2 가중치 요소 중 제1 값을 적용하여 상기 배터리의 제2 환산 충전 용량을 결정하는 동작을 포함하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 가중치 요소가 상기 제1 가중치 요소보다 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 전압 구간보다 높은 제2 전압 구간에서 상기 제1 전류 값으로 상기 배터리가 상기 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 상기 제1 가중치 요소의 제2 값을 적용하여 상기 배터리의 제3 환산 충전 용량을 결정하는 동작을 포함하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 가중치 요소의 제2 값이 상기 제1 가중치 요소의 제1 값보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 전압 구간보다 낮은 제3 전압에서 상기 배터리의 충전이 발생한 경우, 상기 배터리의 충전 용량에 관계없이 상기 제1 환산 충전 용량을 지정된 값으로 결정하는 동작을 포함하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 지정된 값이 50%로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 배터리의 만충 전압을 상기 제2 만충 전압으로 설정하면, 상기 배터리의 충전 전류를 상기 제2 만충 전압에 기반하여 감소시키는 동작을 포함하는 방법.
  17. 컴퓨터 판독 가능한 명령어들을 저장하는 기록 매체에 있어서, 전자 장치의 프로세서에 의해 상기 명령어들을 실행 시 상기 전자 장치가:
    상기 전자 장치의 배터리를 상기 배터리의 만충 전압까지 충전하는 동작; 및
    상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 제2 전류 값으로 상기 배터리를 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때, 상기 배터리의 만충 전압을 상기 제1 만충 전압보다 낮은 제2 만충 전압으로 설정하는 동작을 수행하고,
    상기 배터리의 만충 전압이 제1 만충 전압이고 상기 제2 전류 값보다 낮은 제1 전류 값으로 상기 배터리를 상기 지정된 횟수만큼 충전을 반복하였을 때, 상기 배터리의 만충 전압은 상기 제1 만충 전압으로 유지하도록 하는, 기록 매체.
  18. 청구항 17에 있어서,
    제1 전압 구간에서 상기 제1 전류 값으로 상기 배터리가 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 제1 가중치 요소 중 제1 값을 적용하여 상기 배터리의 제1 환산 충전 용량을 결정하는 동작; 및
    상기 제1 전압 구간에서 상기 제2 전류 값으로 상기 배터리가 상기 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 제2 가중치 요소 중 제1 값을 적용하여 상기 배터리의 제2 환산 충전 용량을 결정하는 동작을 더 수행하도록 하는, 기록 매체.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 전압 구간보다 높은 제2 전압 구간에서 상기 제1 전류 값으로 상기 배터리가 상기 제1 용량만큼 충전된 경우, 상기 제1 용량에 상기 제1 가중치 요소의 제2 값을 적용하여 상기 배터리의 제3 환산 충전 용량을 결정하는 동작을 더 수행하도록 하는, 기록 매체.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 배터리의 만충 전압을 상기 제2 만충 전압으로 설정하면, 상기 배터리의 충전 전류를 상기 제2 만충 전압에 기반하여 감소시키는 동작을 더 수행하도록 하는, 기록 매체.
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