KR20220152561A - 동적 충전 관리 - Google Patents

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KR20220152561A
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자랄 엘리드리시
아담 에스 티록
파테메 델리자니
세트 엔 카자리안스
잘레 롯피
아프쉰 바자르간
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메드트로닉 미니메드 인코포레이티드
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Abstract

실시예들은 동적 충전 관리를 위해 제공된다. 방법은 에너지 저장 요소에 대한 추정된 준비 시간을 획득하는 단계, 에너지 저장 요소에 대한 목표 충전 상태를 획득하는 단계, 목표 충전 상태와 현재 충전 상태 사이의 차에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 충전 시간을 계산하는 단계, 추정된 준비 시간과 제1 시점 사이의 시간 차이가 추정된 충전 시간보다 더 크다는 결정에 응답하여, 제1 충전 속도를 사용하여 에너지 저장 요소를 중간 충전 상태로 충전하는 단계, 에너지 저장 요소를 상기 중간 충전 상태로 유지하는 단계, 및 추정된 준비 시간과 제2 시점 사이의 시간 차이가 추정된 충전 시간보다 더 작다는 결정에 응답하여, 제2 충전 속도를 사용하여 에너지 저장 요소를 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함한다.

Description

동적 충전 관리
관련 출원의 교차 참조
이 출원은 2020년 3월 9일자로 출원된, 미국 특허 임시출원 일련번호 제62/987,122호의 우선권을 주장하고, 그 전체 내용이 본원에 참고로 포함된다.
기술분야
본원에 기재된 청구대상의 실시예들은 일반적으로 에너지 저장 기술에 관한 것이며, 더욱 구체적으로, 본 청구대상의 실시예들은 동적인 충전 관리에 관한 것이다.
배터리 기술의 진보는 현대 사회에서 배터리로부터 전원을 공급받는 장치(예를 들어, 의료 장치, 전기 자동차, 노트북 컴퓨터, 및 스마트폰)의 인기를 촉진시켰다. 배터리로부터 전원을 공급받는 장치의 예들은 환자에게 인슐린 및/또는 다른 처방된 약물과 같은 제제를 전달 또는 분배하는 데 사용하기 위한 휴대용 또는 착용형 주입 펌프 장치 및 시스템을 포함한다. 일반적인 주입 펌프는 저장소와 사용자의 신체 사이에 생성된 유체 경로를 통해 약제를 저장소로부터 사용자의 신체에 전달하는 저장소에서 회전 모터 운동을 플런저(또는 스토퍼)의 병진 변위로 변환하는 구동 트레인 구성요소 및 작은 모터를 일반적으로 포함하는 펌프 구동 시스템을 포함한다. 특히 당뇨병 환자에게 인슐린을 전달하기 위해, 주입 펌프 요법의 사용이 증가하고 있다.
많은 배터리가 재충전 가능하다. 그러나, 재충전 배터리는 종종, 배터리 수명을 단축시키는 방식으로 유지된다. 예를 들어, 장기간 동안 낮은 충전 상태에서 배터리를 유지하는 것, 배터리를 장기간 동안 최대 충전 상태로 유지하는 것, 배터리를 너무 자주 재충전하는 것, 및 배터리를 너무 빨리 충전하는 것에 의해 열화(degradation)가 가속화될 수 있다. 따라서, 가속화된 열화를 완화시키기 위한 기술들이 바람직하다. 다른 바람직한 특징들 및 특성들은 첨부된 도면들 및 이러한 배경과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구항들로부터 명백해질 것이다.
본원에서는 동적 충전 관리와 관련된 실시예들이 개시되어 있다. 일부 실시예들에서, 프로세서-구현 방법은 에너지 저장 요소에 대한 추정된 준비 시간을 획득하는 단계, 상기 에너지 저장 요소에 대한 목표 충전 상태를 획득하는 단계, 상기 에너지 저장 요소의 상기 목표 충전 상태와 현재 충전 상태 사이의 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 충전 시간을 계산하는 단계, 상기 추정된 준비 시간과 상기 제1 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 크다는 결정에 응답하여, 제1 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소를 중간 충전 상태로 충전하는 단계, 상기 에너지 저장 요소를 상기 중간 충전 상태로 유지하는 단계, 및 상기 추정된 준비 시간과 제2 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 작다는 결정에 응답하여, 제2 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소를 상기 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함한다. 상기 제2 시점은 상기 제1 시점 이후에 있고, 상기 제2 충전 속도는 상기 제1 충전 속도보다 더 크다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 비-일시적 프로세서 판독가능 저장 매체는, 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 에너지 저장 요소에 대한 추정된 준비 시간을 획득하는 단계, 상기 에너지 저장 요소에 대한 목표 충전 상태를 획득하는 단계, 상기 에너지 저장 요소의 상기 목표 충전 상태와 현재 충전 상태 사이의 차에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 충전 시간을 계산하는 단계, 상기 추정된 준비 시간과 상기 제1 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 크다는 결정에 응답하여, 제1 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소를 중간 충전 상태로 충전하는 단계, 상기 에너지 저장 요소를 상기 중간 충전 상태로 유지하는 단계, 및 상기 추정된 준비 시간과 제2 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 작다는 결정에 응답하여, 제2 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소를 상기 목표 충전 상태로 충전하는 단계 - 상기 제2 시점은 상기 제1 시점 이후에 있고, 상기 제2 충전 속도는 상기 제1 충전 속도보다 더 큼 - 를 수행하도록 야기하는 명령들을 저장한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 프로세서, 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 단계들을 수행하도록 야기하는 명령들을 저장하는 하나 이상의 프로세서 판독가능 저장 매체를 포함하는 시스템이 제공되고, 상기 단계들은, 에너지 저장 요소에 대한 추정된 준비 시간을 획득하는 단계, 상기 에너지 저장 요소에 대한 목표 충전 상태를 획득하는 단계, 상기 에너지 저장 요소의 상기 목표 충전 상태와 현재 충전 상태 사이의 차에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 충전 시간을 계산하는 단계, 상기 추정된 준비 시간과 상기 제1 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 크다는 결정에 응답하여, 제1 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소를 중간 충전 상태로 충전하는 단계, 상기 에너지 저장 요소를 상기 중간 충전 상태로 유지하는 단계, 및 상기 추정된 준비 시간과 제2 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 작다는 결정에 응답하여, 제2 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소를 상기 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제2 시점은 상기 제1 시점 이후에 있고, 여기서 상기 제2 충전 속도는 상기 제1 충전 속도보다 더 크다.
일부 실시예들에서, 프로세서-구현 방법은 에너지 저장 요소를 초기 충전 상태로부터 충전 대기 상태로 충전하는 단계, 에너지 저장 요소를 충전 대기 상태로 유지하는 단계, 네트워크를 통해 에너지 저장 요소를 완전히 충전하기 위한 표시를 수신하는 단계, 및 표시를 수신하는 것에 응답하여, 에너지 저장 요소를 충전 대기 상태로부터 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 프로세서, 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 단계들을 수행하도록 야기하는 명령들을 저장하는 하나 이상의 프로세서 판독가능 저장 매체를 포함하는 시스템이 제공되며, 상기 단계들은, 에너지 저장 요소를 초기 충전 상태로부터 충전 대기 상태로 충전하는 단계, 상기 에너지 저장 요소를 상기 충전 대기 상태로 유지하는 단계, 네트워크를 통해 상기 에너지 저장 요소를 완전하게 충전하기 위한 표시를 수신하는 단계, 및 상기 표시를 수신하는 것에 응답하여, 상기 에너지 저장 요소를 상기 충전 대기 상태로부터 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 비-일시적 프로세서 판독가능 저장 매체는, 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 에너지 저장 요소를 초기 충전 상태로부터 충전 대기 상태로 충전하는 단계, 에너지 저장 요소를 충전 대기 상태로 유지하는 단계, 네트워크를 통해 에너지 저장 요소를 완전히 충전하기 위한 표시를 수신하는 단계, 및 표시를 수신하는 것에 응답하여, 에너지 저장 요소를 충전 대기 상태로부터 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 수행하도록 야기하는 명령들을 저장한다.
본 요약은 이하의 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들의 모음을 간략한 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구대상의 핵심적인 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구대상의 범위를 결정하는 데에 있어서의 보조로서 사용되도록 의도되지도 않는다.
청구대상에 대한 보다 완전한 이해는 다음의 도면들과 관련하여 고려될 때 상세한 설명 및 청구범위를 참조함으로써 도출될 수 있으며, 유사한 참조 번호들은 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭하며, 이는 단순성과 명료성을 위해 예시될 수 있고 반드시 축척으로 그려지는 것은 아니다.
도 1은 충전 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2는 하나 이상의 예시적인 실시예들에서 도 1의 충전 시스템의 충전 장치의 동작과 관련하여 구현하기에 적합한 예시적인 충전 프로세스의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 충전 프로세스의 예시적인 실시예와 관련하여 시간에 따른 에너지 저장 요소의 충전 상태를 도시하는 그래프이다.
도 4는 하나 이상의 실시예들에서 도 2의 충전 프로세스를 구현하기에 적합한 예시적인 환자 관리 시스템의 블록도이다.
도 5는 하나 이상의 예시적인 실시예들에서 도 4의 환자 관리 시스템에 의한 구현예에 적합한 예시적인 네트워크 연결된 충전 프로세스의 흐름도이다.
이하의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 청구대상의 실시예들 또는 이러한 실시예들의 응용 및 용도를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본원에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 인스턴스, 또는 예시로서 기능하는" 것을 의미한다. 본원에서 예시로서 설명되는 임의의 구현예는 반드시 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다. 또한, 선행 기술 분야, 배경, 간략한 요약 또는 하기의 상세한 설명에서 제시된 임의의 표현되거나 암시된 이론에 의해 구속될 것으로 의도하지 않는다.
본원에 설명된 청구대상은 임의의 에너지 저장 요소를 이용하여 구현될 수 있지만, 본원에 설명된 청구대상의 예시적인 실시예들은 휴대용 전자 의료 장치들과 같은 의료 장치들과 함께 사용하기 위한 에너지 저장 요소들과 관련하여 구현된다. 많은 다른 응용이 가능하지만, 하기 설명은 주입 시스템 배치의 일부로서 유체 주입 장치(또는 주입 펌프)를 통합하는 구현예에 집중한다. 즉, 본원에 설명된 청구대상은 주입 장치(또는 임의의 특정한 구성 또는 이의 실현)에 한정되지 않으며, 연속적인 혈당 모니터(CGM: continuous glucose monitor) 또는 다른 감지 장치, 주사 펜(예를 들어, 스마트 주사 펜) 등과 같은 다른 의료 장치를 포함하는 임의의 다른 장치의 맥락에서 동등한 방식으로 구현될 수 있다. 단순화를 위해, 주입 시스템 동작, 인슐린 펌프 및/또는 주입 세트 동작, 및 시스템들의 다른 기능적인 양태들(및 시스템들의 개별적인 동작 구성요소들)과 관련된 통상적인 기술들은 본원에서 상세하게 설명되지 않을 수 있다. 주입 펌프의 예들은 미국 특허 제4,562,751호, 제4,685,903호, 제5,080,653호, 제5,505,709호, 제5,097,122호, 제6,485,465호, 제6,554,798호, 제6,558,320호, 제6,558,351호, 제6,641,533호, 제6,659,980호, 제6,752,787호, 제6,817,990호, 제6,932,584호, 및 제7,621,893호에 설명된 타입일 수 있으나, 이들로 제한되지는 않으며, 각각은 본원에 참조로 포함된다. 설명의 목적으로, 청구대상은 사용자(또는 환자)의 혈당 수준을 조절하기 위한 인슐린인 주입된 유체의 맥락에서 본원에 기재될 수 있지만; 많은 다른 유체가 주입을 통해 투여될 수 있으며, 본원에 기재된 청구대상이 반드시 인슐린과 함께 사용되는 것으로 제한되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.
본원에 설명된 청구대상의 실시예들은 일반적으로, 에너지 저장 요소 및/또는 장치와 관련된 사용 이력 데이터에 기초하여 배터리로부터 전원 공급되는 장치와 함께 사용하기 위한, 배터리와 같은 재충전 가능한 에너지 저장 요소의 동적으로 관리되는 충전에 관한 것이다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3과 관련하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 선행 충전 사이클들의 지속시간에 기초하여, 추정된 준비 시간(예를 들어, 에너지 저장 요소가 장치에 전력을 공급하기 위해 서비스되도록 예측될 때를 나타내는 시간)이 식별되거나 또는 다르게는 결정된다. 가속화된 배터리 열화를 완화시키기 위해, 충전은 추정된 준비 시간에 종료되도록 구성될 수 있다.
아래에서 설명되는 바와 같이, 추정된 준비 시간은, 예를 들어, 하나 이상의 선행 충전 사이클들(예를 들어, 사용자가 배터리를 전력원에 도킹하거나 연결시킬 때 시작되고, 사용자가 배터리를 전원으로부터 연결해제할 때 종료되는 시간 주기)의 지속시간(들)을 평균함으로써, 사용자의 이력 활동에 기초하여 결정될 수 있다. 현재 충전 사이클의 예상된 종료까지 충분한 양의 시간이 남아있는 경우, 에너지 저장 요소는 에너지 저장 요소의 충전 상태가 특정한 충전 대기 상태(예를 들어, 50% 충전 상태)에 있거나 그 근처에 있는 시간을 증가시키기 위해 상이한 충전 단계들로 충전될 수 있다. 이와 관련하여, 충전 대기 상태(holding state of charge)는 에너지 저장 요소가 충전 대기 상태에서 소비하는 시간을 연장하고 에너지 저장 요소가 상대적으로 더 높은 충전 상태 및/또는 최종 충전 상태에서 소비하는 시간을 감소시킴으로써, 열화 또는 마모를 완화시키기 위한 것이다.
일부 실시예들에서, 충전 사이클의 종료에 의해 목표된 최종 충전 상태에 도달할 수 있도록 상이한 충전 단계들 동안 상이한 충전 속도들이 이용된다. 사용되는 충전 속도는 에너지 저장 요소의 현재의 충전 상태에 의존할 수 있다. 예를 들어, 현재의 충전 상태가 충전 대기 상태보다 낮으면, 충전과 관련된 온도의 증가량을 감소시키기 위해 비교적 느린 충전 속도가 이용될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 목표된 최종 충전 상태는 에너지 저장 요소 및/또는 장치와 연관된 충전 이력 데이터 또는 다른 사용 이력 데이터에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 에너지 저장 요소가 각각의 사용 사이클에서 완전히 방전되지 않았다는 것으로 사용 이력 패턴들이 나타내는 경우, 에너지 저장 요소가 충전 사이클의 끝에서 완전히 충전되지 않도록, 목표된 최종 충전 상태가 감소될 수 있다.
도 4 내지 도 5의 맥락에서 이하 주로 더 상세히 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 추정된 준비 시간은 충전 장치 외부의 하나 이상의 장치들(예를 들어, 페어링된 모바일 폰 또는 충전 장치 외부의 원격 서버)로부터의 하나 이상의 통신들에 응답하여 동적으로 결정될 수 있다. 하나 이상의 통신들은 추정된 준비 시간의 조절을 야기할 수 있다. 이런 식으로, 충전 거동은 사용자 행동 또는 장치 사용의 변화에 대해 동적으로 적응할 수 있다. 예를 들어, 충전 장치는 충전 대기 상태로 에너지 저장 요소를 초기에 충전하고, 에너지 저장 요소를 목표된 최종 충전 상태로 충전하는 표시를 충전 장치가 다른 장치로부터 수신할 때까지 충전 대기 상태로 에너지 저장 요소를 유지할 수 있다. 따라서, 원래의 추정된 준비 시간이 이전의 시점으로 변경되는 경우, 충전 거동은 목표된 최종 충전 상태에 이전 시점만큼 도달할 수 있도록 동적으로 적응할 수 있다. 반대로, 원래의 추정된 준비 시간이 나중의 시점으로 변경되는 경우, 충전 거동은 목표된 최종 충전 상태로의 충전을 지연시키도록 동적으로 적응할 수 있고, 이에 의해 에너지 저장 요소가 충전 대기 상태로 유지되는 시간을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 개별적인 환자는 각각 하나 이상의 빌트인 재충전 가능한 배터리를 갖는 2개의 상이한 주입 장치를 이용할 수 있다(또는 환자는 하나 이상의 교환 가능한 재충전 가능 배터리의 2개의 세트를 갖는 주입 장치를 이용할 수 있다). 현재 사용되지 않는 주입 장치(또는 배터리)는 충전 대기 상태까지 충전되고 다른 주입 장치(또는 배터리)가 사용되는 동안 그 상태로 유지될 수 있다. 사용 중인 주입 장치(또는 배터리)의 충전 상태가 고갈됨에 따라, 충전 주입 장치(또는 배터리)에 특정 표시가 전송되거나 제공되어, 충전 대기 상태로부터 목표된 충전 상태로의 충전을 개시할 수 있다.
일부 실시예들에서, 환자의 모바일 장치는 무선 개인 영역 네트워크(예를 들어, 블루투스 저에너지(BLE: bluetooth low energy) 네트워크)를 통한 무선 통신들을 가능하게 하기 위해 그의 주입 장치들과 페어링되어, 사용 중인 주입 장치의 충전 상태를 모니터링하기 위해 모바일 전화기에서의 어플리케이션 또는 소프트웨어 프로세스를 가능하게 하고, 사용 중인 주입 장치의 충전 상태가 임계 레벨 아래로 떨어질 때 충전 주입 장치로 특정 표시를 전송할 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 환자의 모바일 장치는 통신 네트워크를 통해 원격 장치로 사용 중인 주입 장치의 충전 상태의 표시를 전송하거나 그렇지 않으면 업로드할 수 있고, 원격 장치는 사용 중인 주입 장치의 충전 상태에 기초하여 충전 주입 장치에 지시를 제공할 수 있다.
유사하게, 주입 장치 또는 다른 휴대용 의료 장치가 하나 이상의 교환 가능한 재충전 가능 배터리를 이용하는 실시예들에서, 배터리 충전기 또는 다른 별개의 독립형 충전 장치는 배터리 충전의 동적 관리를 용이하게 하기 위해 환자의 모바일 장치와 페어링될 수 있거나, 다르게는 네트워크를 통해 모바일 장치(또는 배터리 충전기에 통신 가능하게 연결된 원격 장치)와의 통신을 지원하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본원에 설명된 청구대상은 환자와 연관된 2개의 주입 장치들을 포함하는 주입 시스템의 맥락에서 구현되며, 각각의 주입 장치는 지속성 요소(예를 들어, 배터리 및 전자 장치) 및 소모성 요소(예를 들어, 캐뉼라, 인슐린의 저장소 등)를 포함한다. 소모성 요소들은 다양한 수명을 가질 수 있고, 주입 장치가 사용되는 기간은 소모성 요소들의 최단 수명에 의해 제한될 수 있다. 치료가 없는 시간을 최소화하기 위해, 충전되고 있는 주입 장치는 다른 주입 장치의 하나 이상의 소모성 요소를 교체할 때 사용될 준비가 되어 있을 것으로 예상된다.
본원에 설명된 기술들은 치료가 없는 시간을 최소화하면서 조기 배터리 열화를 완화시키는 방식으로 배터리 충전을 동적으로 관리하기 위해 이용될 수 있다. 본원에 설명된 기술들은 또한 배터리의 최종 충전 상태가, 배터리에 의해 전력을 공급받는 장치와 관련된 임의의 소모성 요소들의 수명 전체에 걸쳐 사용 중인 상태로 유지될 수 있도록 보장할 수 있다.
동적 충전 관리
도 1은 재충전 가능한 에너지 저장 요소(106)를 충전하기 위해 전자 장치(102)에 의해 구현될 수 있는 충전 시스템(100)의 예시적인 실시예를 도시한다. 실시예에 따라, 전자 장치(102)는 휴대용 의료 장치(예를 들어, 주입 장치, CGM 장치 등) 또는 통합된 충전 기능을 포함하는 다른 휴대용 전자 장치(예를 들어, 모바일 전화, 스마트폰, 노트북 또는 기타 클라이언트 전자 장치)로서 실현될 수 있다. 대안적으로, 전자 장치(102)는 다른 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하기 위해 사용되는 교환 가능하거나 교체 가능한 에너지 저장 요소(106)를 수신하는 독립형 충전 장치(예를 들어, 배터리 충전기, 충전 도크, 충전 스테이션 등)로서 실현될 수 있다. 따라서, 설명을 위해, 그러나 제한 없이, 전자 장치(102)는 대안적으로 본원에서 충전 장치로서 지칭될 수 있다. 도시된 충전 시스템(100)은 제한 없이, 전력 변환 배열(104), 감지 배열(108) 및 제어 시스템(110)을 포함한다. 도 1은 설명의 목적으로 충전 시스템(100)의 단순화된 표현을 도시하며, 본원에 기재된 청구대상을 제한하려는 의도가 아님을 인식해야 한다.
예시적인 실시예들에서, 에너지 저장 요소(106)는 예를 들어, 하나 이상의 니켈 금속 수소화물 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 리튬-이온 배터리, 납-산 배터리 등과 같은 하나 이상의 재충전 가능 배터리(또는 배터리 팩)로서 실현된다. 따라서, 설명을 위해, 그러나 제한 없이, 에너지 저장 요소(106)는 대안적으로 본원에서 배터리로서 지칭될 수 있다.
전력 변환 배열(104)은 일반적으로 전력 변환기 또는 외부 소스로부터 배터리(106)에 전기 에너지를 제공하여 배터리(106)를 충전할 수 있는 다른 적절한 하드웨어 및/또는 회로를 나타낸다. 이와 관련하여, 전력 변환 배열(104)은 일반적으로 입력 전력을 수신하도록 구성되는 대응하는 입력 인터페이스(101)에 연결되는 하나 이상의 입력부들을 포함한다. 예를 들어, 입력 인터페이스(101)는 교류(AC) 전기 신호를 수신하기 위해 전기 그리드 또는 주 전기부에 대한 전기적 연결을 확립하는 것을 지원하는 플러그로서 실현될 수 있으며, 여기서 전력 변환 배열(104)은 전력 변환 배열(104)의 출력부에 DC 충전 전류 또는 전압을 제공하기 위해 정류기 또는 다른 AC-대-직류(DC) 변환기로서 실현된다. 전력 변환 배열(104)의 출력부는 배터리(106)와의 전기적 연결을 용이하게 하는 대응하는 출력 인터페이스에 연결된다. 예를 들어, 배터리(106)가 충전 장치(102)로부터 물리적으로 분리된 경우, 전력 변환 배열(104)의 출력부는 배터리(106)의 대응하는 인터페이스와 정합(mate)되도록 구성되는 물리적 인터페이스(예를 들어, 단자, 커넥터 등)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 다른 실시예들에서, 배터리(106)가 충전 장치(102)의 하우징 내에 통합되거나 포함되는 경우, 전력 변환 배열(104)의 출력부는 충전 장치(102)의 하나 이상의 구성요소들에 에너지를 라우팅하거나 또는 제공하는 버스에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 배열(104)의 양의 출력 노드 또는 단자는 공급 전압 버스에 연결될 수 있고, 이는 이어서 배터리(106)의 양의 단자에 연결되는 반면, 전력 변환 배열(104)의 음의 출력 노드 또는 단자는 접지 전압 버스에 연결되고, 이는 이어서 배터리(106)의 음의 단자에 연결된다.
감지 배열(108)은 일반적으로 배터리(106)의 충전 상태 및/또는 사용을 추적하거나 모니터링하기 위해, 배터리(106)의 충전 상태, 배터리(106)의 전압, 및/또는 배터리(106)로의 전류 흐름 중 하나 이상을 모니터링하는 것을 지원하도록 구성된 충전 장치(102)의 감지 요소(들)를 나타낸다. 이와 관련하여, 감지 배열(108)은 충전 센서, 전압 센서, 전류 센서, 쿨롱 카운터(coulomb counter) 등의 하나 이상의 상태를 포함할 수 있다. 실시예 및 배치되는 특정 타입의 감지 기술에 따라, 감지 배열(108)은 배터리 인터페이스 또는 배터리 단자에 연결될 수 있거나, 또는 대안적으로는 전력 변환 배열(104)과 배터리(106) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 센서 또는 센싱 기술들의 다양한 상이한 타입들 또는 조합들이 이용될 수 있고, 본원에 설명된 청구대상은 임의의 특정 타입, 개수, 구성, 또는 감지 요소들의 조합에 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
제어 시스템(110)은 일반적으로 배터리(106)의 상태 및 사용을 모니터링하기 위해 감지 배열(108)에 연결되는 충전 장치(102)의 구성요소를 나타낸다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제어 시스템(110)은 배터리(106)의 수명을 연장하는 방식으로 배터리(106)를 동적으로 충전하기 위해 전력 변환 배열(104)을 작동시킨다. 도시된 실시예에서, 제어 시스템(110)은 처리 모듈(112) 및 데이터 저장 요소(114)를 포함한다. 실시예에 따라, 처리 모듈(112)은 프로세서, 컨트롤러, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 콘텐츠 어드레스가능 메모리, 디지털 신호 프로세서, 애플리케이션 특이적 집적 회로, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 임의의 적합한 프로그래머블 논리 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 처리 코어, 이산 하드웨어 구성요소들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 실현될 수도 있고, 이하 더 상세히 설명되는 충전 시스템(100)의 동작과 연관된 기능들, 기술들, 및 처리 작업들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 또한, 본원에 개시된 구현예와 관련하여 기재된 방법 또는 알고리즘의 단계는 하드웨어, 펌웨어, 처리 모듈(112)에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈, 또는 이들의 임의의 실제 조합으로 직접 구현될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에 따르면, 처리 모듈(112)은 메모리(예를 들어, RAM 메모리, ROM 메모리, 플래시 메모리, 레지스터, 하드 디스크 등)로서 실현될 수 있거나, 또는 처리 모듈(112)에 의해 판독 및 실행될 때, 처리 모듈(112)로 하여금 본원에 설명된 프로세스들, 작업들, 동작들 및/또는 기능들 중 하나 이상을 실행하거나, 용이하게 하거나, 수행하게 하는 컴퓨터 실행가능 프로그램 명령들 또는 실행을 위한 다른 데이터를 저장할 수 있는 또 다른 적절한 비-일시적인 단기 또는 장기 저장 매체로서 실현될 수 있는, 데이터 저장 요소(114)에 액세스한다. 예시적인 실시예들에서, 데이터 저장 요소(114)는 또한 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 배터리(106)와 연관된 사용 데이터를 저장하거나 그렇지 않으면 유지하기 위해 이용된다.
도 1을 계속 참조하면, 하나 이상의 실시예들에서, 충전 장치(102)는 또한 제어 시스템(110)에 연결되고 통신 네트워크를 통해 충전 장치(102)로/로부터의 통신을 지원하도록 구성되는 통신 인터페이스(120)를 포함한다. 이와 관련하여, 통신 인터페이스(120)는 일반적으로 충전 장치(102)와 다른 전자 장치(예를 들어, 주입 장치, 클라이언트 장치, 원격 장치, 또는 주입 시스템 내의 다른 전자 장치) 사이의 무선 통신을 지원할 수 있는 하나 이상의 송수신기 또는 통신 장치를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 통신 인터페이스(120)는 블루투스 네트워크 또는 유사한 무선 개인 영역 네트워크를 통해 블루투스 저에너지(BLE) 통신을 지원하도록 구성된 블루투스 트랜스시버 또는 어댑터로서 실현된다. 이러한 실시예들에서, 충전 장치(102)는 네트워크를 통해 또 다른 외부 장치와의 연관(또는 페어링)을 확립하여, 예를 들어, 디스커버리 절차 또는 다른 적절한 페어링 절차를 수행함으로써, 개인 영역 네트워크를 통해 충전 장치(102)와 외부 장치 간의 포인트-투-포인트(point-to-point) 통신 세션을 후속적으로 확립하는 것을 지원함으로써, 서로에 대한 네트워크 식별 정보를 획득 및 저장할 수 있다. 디스커버리 절차 동안 얻어진 페어링 정보는 충전 장치(102) 또는 외부 장치 중 어느 하나가 개인 영역 네트워크를 통해 통신 세션의 확립을 개시하도록 허용한다. 또 다른 실시예들에서, 통신 인터페이스(120)는 인터넷, 셀룰러 네트워크, 광역 네트워크(WAN) 등을 통해 원격 장치 또는 다른 외부 장치와의 통신을 지원하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 본원에 설명된 청구대상은 임의의 특정 타입의 통신 인터페이스(120) 또는 통신 네트워크로 제한되도록 의도되지 않는다. 또한, 본원에 설명된 일부 실시예들은 통신 인터페이스(120)에 포함되거나 의존하지 않고 구현될 수 있고, 이러한 실시예들에서, 충전 시스템(100) 및/또는 충전 장치(102)는 실제로 통신 인터페이스(120)를 포함하지 않을 수 있다.
도 2는 배터리(106)의 수명을 연장하기 위해 도 1의 충전 시스템(100)에 의해 구현하기에 적합한 동적 충전 프로세스(200)의 예시적인 실시예를 도시한다. 동적 충전 프로세스(200)와 관련하여 수행된 다양한 작업은 하드웨어, 펌웨어, 처리 회로에 의해 실행된 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다. 예시적인 목적으로, 하기 기재는 도 1과 관련하여 상기 언급된 요소를 참조한다. 설명을 위해, 동적 충전 프로세스(200)는 본원에서 주로 제어 시스템(110) 및/또는 처리 모듈(112)에 의해 구현되는 맥락에서 설명될 수 있다. 동적 충전 프로세스(200)가 임의의 수의 추가의 또는 대안적인 과업을 포함할 수 있고, 과업이 예시된 순서에서 수행될 필요가 없고/거나 과업이 동시에 수행될 수 있고/거나, 동적 충전 프로세스(200)가 본원에 상세히 기재되지 않은 추가의 기능성을 갖는 포괄적 절차 또는 프로세스에 통합될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 게다가, 도 2의 맥락에서 도시되고 기재된 하나 이상의 과업은 의도된 전체 기능성이 온전히 남아있는 한 동적 충전 프로세스(200)의 실제적인 구현예로부터 생략될 수 있다.
도 2를 참조하고, 도 1을 계속 참조하면, 에너지 저장 요소의 충전을 개시하기 전에, 에너지 저장 요소를 충전하고자 하는 요구를 검출하는 것에 응답하여 충전 사이클의 지속시간을 모니터링하기 위한 타이머, 카운터, 또는 유사한 특징을 개시함으로써, 동적 충전 프로세스(200)가 시작되거나 개시된다(작업(202)). 예를 들어, 배터리(106)가 독립형 구성요소로서 실현되는 실시예들에서, 제어 시스템(110)은 예를 들어, 배터리(106)를 충전 장치(102)의 포트 또는 도크 내에 삽입시킴으로써, 또는 다르게는 전력 변환 배열(104)의 출력부와 배터리(106) 사이에 전기적 연결을 확립시킴으로써 배터리(106)가 충전 장치(102)와 맞물릴 때를 검출하거나 식별할 수 있다. 다른 실시예들에서, 배터리(106)가 충전 장치(102) 내에 통합되거나 다른 방식으로 수용되는 경우, 제어 시스템(110)은 입력 인터페이스(101)가 외부 전원(예를 들어, 주 전기부)에 연결되는 때를 검출하거나 식별할 수 있다. 배터리(106)를 충전하고자 하는 요구를 검출한 것에 응답하여, 제어 시스템(110) 및/또는 처리 모듈(112)은 후속 충전 사이클의 지속시간을 측정하기 위해 타이머, 카운터, 또는 유사한 특징을 재설정하거나 또는 다르게는 초기화한다.
이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 동적 충전 프로세스(200)는, 충전 장치(102) 또는 배터리(106)가 전기 에너지의 소스에 초기에 연결되는 시점(예를 들어, 충전 장치(102)의 인터페이스(101)가 외부 전원에 연결되는 시점, 배터리(106)가 충전 장치(102) 내로 삽입되고 전력 변환 배열(103)의 출력부에 연결되는 시점 등)과, 충전 장치(102) 및/또는 배터리(106)가 후속하여 충전부로부터 연결 해제되는 시점 사이의 각각의 충전 사이클의 지속시간을 추적한다. 연결 이벤트 및 연결해제 이벤트 사이의 지속시간은 충전 장치(102) 및/또는 배터리(106)와 연관된 사용 이력 데이터의 일부로서 (예를 들어, 데이터 저장 요소(114)에) 저장되거나 또는 유지되며, 이는 이어서, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 충전 장치(102) 및/또는 배터리(106)에 대한 충전 거동을 학습하고 예측하는 데 이용된다. 하나 이상의 실시예들에서, 타이머 또는 카운터는 또한 충전부의 연결해제 또는 종료와, 배터리(106)를 재충전하기 위한 후속된 연결 사이의 지속시간을 모니터링하거나 추적하여, 배터리(106)가 사용되는 지속시간, 즉, 2개의 다른 연속적인 충전 사이클 사이의 사용 사이클(또는 방전 사이클)의 지속시간을 추적하기 위해 이용된다. 또한, 제어 시스템(110)에 의해 구현되는 타이머 또는 카운터의 값들은 측정된 전압 값들, 충전 상태 값들, 또는 충전 사이클과 관련된 다른 데이터에 대해 타임스탬프들을 할당하고, 충전 사이클의 상이한 단계들의 지속시간을 추적하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이력 데이터는 배터리(106)를 초기 충전 상태로부터 초기 충전 단계의 충전 대기 상태로 충전하는데 필요한 추정된 시간의 양과, 배터리(106)를 충전 대기 상태로부터 최종 충전 단계의 최종 충전 상태로 충전하는데 필요한 추정된 시간 등을 동적으로 결정하기 위해 이용될 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 도시된 동적 충전 프로세스(200)는 사용 이력 데이터에 기초하여 현재의 충전 사이클이 완료되었을 것으로 사용자에 의해 예상될 가능성이 있을 때에 대한 추정된 준비 시간을 계산하거나 또는 결정한다(작업(204)). 이와 관련하여, 추정된 준비 시간은 사용자가 배터리(106)의 사용 또는 방전을 재개하기 전에 현재의 충전 사이클 동안에 배터리(106)를 충전할 것 같은 예상된 또는 예측된 시간의 양을 나타내며, 즉, 사용자가 충전 장치(102)로부터 배터리(106)를 제거하거나 충전 장치(102)를 외부 전원으로부터 연결해제하여 충전을 종료할 가능성이 있는 미래의 예상된 시간(예를 들어, 예상된 충전 사이클 종료 시간)을 나타낸다. 하나 이상의 실시예들에서, 추정된 준비 시간은 이전의 충전 사이클들의 지속시간들을 평균화함으로써 계산된다. 예를 들어, 제어 시스템(110) 및/또는 처리 모듈(112)은 이전의 충전 사이클들의 가중된 평균, 즉, 연속되는 외부 전원으로의 연결 및 외부 전원으로부터의 연결해제 사이의 지속시간들의 가중된 평균으로서 현재의 충전 사이클에 대한 추정된 지속시간을 계산할 수 있다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 선행하는 충전 사이클들의 지속시간들의 가변성을 나타내는 표준편차 또는 일부 다른 통계 메트릭은 추정된 준비 시간을 평균보다 더 일찍 앞서게 하는 버퍼 시간을 제공하기 위해 이용될 수 있거나, 또는, 배터리가 목표된 최종 충전 상태로 충전되기 전에 사용자가 배터리를 사용하기 위해 반환하려는 시도를 하지 않을 확률을 증가시키기 위해 사용자의 사용 이력 데이터에 기초하여 연결해제가 예상되기 전에 충전이 완료되는 것을 보장하기 위해 이용될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에서, 다른 배터리(106)가 충전되는 동안 하나의 배터리(106)가 사용되는 시스템에서 충전 장치(102) 및/또는 배터리(106)가 이용되는 경우, 주어진 배터리(106)에 대한 현재의 충전 사이클에 대한 추정된 지속시간은 일부 버퍼 시간보다는 적은, 배터리(106)에 대한 선행하는 충전 사이클들의 지속시간들 및 배터리(106)가 사용되거나 방전되는 동안(예를 들어, 다른 배터리(106)를 충전하는 동안)의 중간 기간들의 지속시간들의 가중 평균으로서 계산된다. 예를 들어, 10개의 선행하는 교대되는 충전 및 방전 사이클들에 걸친 순차적 연결 이벤트 및 연결해제 이벤트 사이의 평균 지속시간은 식
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을 이용하여 계산될 수 있으며, 여기서, T DISC(n) 은 각각의 선행하는 충전 사이클 또는 각각의 선행하는 방전 사이클의 지속시간을 나타낸다. 대안적으로, T DISC(n) 이 각각의 연결 이벤트 또는 연결해제 이벤트와 연관된 타임스탬프 값들을 나타내는 경우, 선행하는 교대되는 충전 및 방전 사이클들에 걸쳐 순차적인 연결 이벤트 및 연결해제 이벤트 사이의 평균 지속시간을 계산하는 데 동일한 수학식이 이용될 수 있다. 개별 사용자의 사용 이력 거동에 기초하여 선행하는 충전 및/또는 방전 사이클 지속시간들이 현재의 충전 사이클에 대한 추정된 또는 예측된 지속시간(예를 들어, 추정된 준비 시간)에 도달하도록 조합될 수 있는 수많은 상이한 방식들이 있고, 본원에 설명된 청구대상이 임의의 특정 수식 또는 기술로 제한되지는 않는다는 것을 이해해야 한다.
일부 실시예들에서, 이전의 충전 사이클들의 지속시간들과 연관된 표준편차는 평균 지속시간으로부터 감산될 버퍼 시간을 결정하는 데 이용될 수 있거나, 또는 이전의 충전 사이클들의 지속시간들을 단순히 평균하는 것으로부터 다르게 도달될 추정된 준비 시간보다 더 빠른, 배터리가 사용되기 위해 복귀할 준비가 되어야 할 때만큼 충전 사이클의 개시에 대한 추정된 지속시간에 도달하는 데 이용될 수 있다. 즉, 다른 실시예들에서, 버퍼 시간 또는 대기 시간(T W )은 추정된 준비 시간을 조정하기보다는 동일한 효과를 달성하기 위해 배터리를 충전하는데 요구되는 시간 양의 계산 또는 추정에 포함될 수 있다.
동적 충전 프로세스(200)는 또한 사용 이력 데이터에 기초하여 해당 충전 사이클에 대한 목표된 최종 충전 상태를 계산하거나 또는 결정한다(작업(206)). 예시적인 실시예들에서, 목표된 최종 충전 상태는 수명을 연장시키기 위해, 배터리(106)를 완전히 충전하는 것(그리고 예상된 사용량에 비해 과다하게 충전하는 것)이 아니라 다음 방전 사이클 동안에 배터리(106)를 최소 충전 상태 미만으로 방전시키는 것을 피하기 위해 사용자에 의해 요구되거나 의도되는 가능성 있는 최대 충전량으로 배터리(106)의 최대 충전 상태를 감소시키기 위해, 배터리(106)의 이전의 사용에 의해 영향을 받는 방식으로 동적으로 결정된다. 목표된 최종 충전 상태는 초기에 100%의 디폴트 값으로 설정될 수 있고, 이어서 배터리(106)가 이전의 사용 사이클들(예를 들어, 선행하는 충전 사이클로부터의 최종 충전 상태 및 다음 충전 사이클의 시작 시의 초기 충전 상태 사이의 차이)에 걸쳐 방전되었던 각각의 양들에 기초하여 주어진 개별 사용자의 충전 또는 사용 거동을 반영하기 위해 시간에 걸쳐 동적으로 조정되고 감소될 수 있다.
예를 들어, 하나 이상의 실시예들에서, 데이터 저장 요소(114)는 각각의 충전 사이클의 끝에서의 최종 충전 상태 및 다음에 이어지는 충전 사이클의 시작 시의 초기 충전 상태 사이의 차이를 나타내는 방전 값들의 어레이를 유지할 수 있다. 그 후, 방전 값들의 가중된 평균은 배터리(106)를 최소 충전 상태 미만으로 방전시키는 것을 회피하기 위해 요구되는 추정된 충전 상태에 도달하기 위해 원하는 참조 최소 충전 상태에 더해질 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 데이터 저장 요소(114)가 10개의 이전 방전 양들의 어레이를 유지하는 경우, 목표된 최종 충전 상태(SOC f )는 식
Figure pct00002
에 의해 결정되는데, 여기서, SOC min 는 원하는 최소 충전 상태를 나타내고, ΔSOC(j)는 선행 사용 사이클에 걸쳐 고갈되거나 방전된 충전 상태의 양을 나타내며, 그리고, σ ΔSOC 는 다음 사용 사이클에 걸쳐 잠재적으로 증가된 방전을 고려하면서, 최대 충전 상태를 최소화하는 것과 최소 충전 상태 미만으로의 방전을 회피하는 것 사이에서 원하는 트레이드오프(tradeoff)를 달성하기 위해 목표된 최종 충전 상태에 여유분을 더하도록 이용되는 이전의 10번의 사용 사이클들에 걸친 방전 양들과 관련된 표준편차를 나타낸다. 방전 양들은 시간에 따라 변화하기 때문에, 목표된 최종 충전 상태는 최소 충전 상태 미만으로의 방전을 최소화하면서 최대 충전 상태를 감소시키기 위해 사용자의 거동을 효과적으로 학습하도록 동적으로 적응된다.
도 2를 계속 참조하면, 동적 충전 프로세스(200)는 또한 에너지 저장 요소를 현재의 초기 충전 상태로부터 목표된 최종 충전 상태로 충전하는데 필요한 추정된 시간의 양을 계산하거나 또는 결정한다(작업(208)). 추정된 준비 시간(또는 예상된 충전 사이클 종료 시간)에 도달하기 전에 남아있는 시간의 양이 에너지 저장 요소를 목표된 최종 충전 상태로 충전하는데 필요한 추정된 시간보다 더 큰 경우, 동적 충전 프로세스(200)는 대기 상태에 도달할 때까지 에너지 저장 요소의 현재 충전 상태가 충전 대기 상태보다 더 작으면 감소된(또는 더 느린) 충전 속도로 에너지 저장 요소를 충전한다(작업(210, 212, 214)). 일단 현재 충전 상태가 충전 대기 상태에 도달하면, 동적 충전 프로세스(200)는 추정된 준비 시간에 도달하기 전에 남은 시간의 양이 에너지 저장 요소를 목표된 최종 충전 단계로 충전하기 위해 요구되는 추정된 시간의 양과 같거나 작아질 때까지, 에너지 저장 요소를 충전 대기 상태로 유지한다(작업들(208, 210, 212)).
예시적인 실시예들에서, 배터리(106)를 충전하는데 필요한 추정된 총 시간 양에 도달하기 위해, 초기 충전 상태로부터 충전 대기 상태로의 초기 충전 단계에 요구되는 추정된 시간이 결정되고, 충전 대기 상태로부터 목표된 최종 충전 상태로의 최종 충전 단계에 대해 요구되는 추정된 시간에 부가된다. 예시적인 실시예들에서, 초기 충전 단계(T CH1 )에 대한 추정된 지속시간 및/또는 최종 충전 단계(T CH2 )에 대한 추정된 지속시간 중 하나 이상은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 각각의 충전 단계 동안 이용될 감소된 충전 속도에 기초하여 결정될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 충전 사이클의 각각의 단계에 대해 요구되는 추정된 시간의 양은 도 3의 맥락에서 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 배터리(106)를 충전하는데 실패할 가능성을 감소시키기 위해 충전하는 동안 실질적으로 실시간으로 동적으로 결정되고 업데이트된다.
예시적인 실시예들에서, 충전 사이클의 각각의 단계들에 요구되는 추정된 시간의 양은 이력 데이터에 기초하여 계산되거나 또는 결정된다. 예를 들어, 제어 시스템(110) 및/또는 처리 모듈(112)은, 감소된 충전 속도들 및 평균을 이용하여 이전의 충전 사이클들로부터 초기 충전 단계가 충전 대기 상태(T CH1 )까지, 최종 충전 단계가 충전 대기 상태로부터 최종 충전 단계(T CH2 )까지 도달하는 데에 요구되는 각각의 지속시간을 저장하거나 또는 유지할 수 있거나, 또는 각각의 충전 단계들에 대한 추정된 값들에 도달하기 위해 각각의 충전 단계들에 대한 이력 지속시간들을 조합할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 배터리(106)를 0%의 충전 상태로 완전히 방전하고, 이어서 배터리(106)를 감소된 충전 속도로 100%의 충전 상태로 완전히 충전하고, 각각의 충전 시간을 측정하며, 충전 단계 지속시간들을 해당 측정된 값들로 설정함으로써, 추정된 요구 충전 단계 지속시간들에 대한 참조 값들을 초기에 또는 주기적으로 결정하도록 특성화 절차가 수행된다. 예를 들어, 특성화 절차 동안 배터리(106)를 0%로부터 충전 대기 상태로 충전하는데 소요된 측정된 시간은 초기 충전 단계 지속시간(T CH1 )에 대한 초기값으로서 설정될 수 있고, 특성화 절차 동안에 배터리(106)를 충전 대기 상태로부터 100%로 충전하는데 소요된 측정된 시간은 최종 충전 단계 지속시간(T CH2 )에 대한 초기값으로 설정될 수 있다. 그 후에, 특성화 절차의 반복들 사이에서, 충전 단계 지속시간들은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 시간에 따라 동적으로 업데이트될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에서, 충전에 필요한 추정된 시간의 양은 또한, 배터리(106)의 예상 충전보다 더 느리게 충전하거나 또는 원래 예상되는 충전 사이클 종료 시간에 앞서서 연결해제 이벤트가 발생하는 경우에 배터리(106)를 목표된 최종 충전 단계로 충전하는데 실패할 가능성을 감소시키는 충분한 시간의 여유분을 제공하기 위해 추가적인 버퍼 시간의 양(T W )을 포함한다. 이와 관련하여, 시간 마진은 충전 사이클에 대한 추정된 지속시간의 백분율 또는 함수로서 계산될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 실시예들에서, 시간 마진 또는 버퍼는 식
Figure pct00003
을 사용하여 충전 사이클에 대한 추정된 지속시간의 함수로서 계산되고, 여기서
Figure pct00004
는 전술한 바와 같이, 데이터 저장 요소(114)에 유지되는 대응하는 시간 데이터를 갖는 선행 충전 및/또는 방전 사이클의 지속시간과 관련된 표준편차를 나타낸다. 따라서, 버퍼 시간의 양은 이전 사이클들에 걸쳐 얼마나 많은 개별 사용자의 충전 또는 방전 거동이 변화하는지를 고려하고, 시간에 따른 사용자 거동의 변화들에 동적으로 적응할 수 있다. 에너지 저장 요소를 목표된 최종 충전 단계로 충전하는데 요구되는 추정된 시간의 양은 식 T R = T CH1 + T CH2 + T W 에 의해 결정될 수 있고, 여기서 T R 은 시간 버퍼를 포함하는 목표된 최종 충전 상태로 배터리(106)를 충전하는데 필요한 추정된 시간의 양을 나타낸다.
도 3은 도 2의 동적 충전 프로세스(200)에 따라 배터리(106)를 초기 충전 상태(SOC i )로부터 목표된 최종 충전 상태(SOC f )로 충전하기 위한 충전 사이클 동안의 시간에 대한 배터리(106)의 충전 상태의 그래프(300)를 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 예시적인 실시예들에서, 배터리(106)를 충전하기 위한 연결 이벤트의 검출에 응답하여, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 타이머 또는 카운터를 초기화하고, 예를 들어, 배터리(106)에 대한 이전의 충전 및/또는 사용 사이클들의 지속시간에 기초하여 결정된 예상 충전 사이클 지속시간 또는 추정된 준비 시간(T S )을, 추정된 준비 시간에 대응하는 카운터 값 또는 타이머에 도달하기 위한 초기 시간 값에 더함으로써, 충전 사이클이 초기화된 타이머 또는 카운터 값(예를 들어, 작업들(202, 204))까지 완료되었을 것으로 예상되는 경우에 대한 추정된 준비 시간을 계산하거나 또는 결정한다. 추가적으로, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 전술한 바와 같은 사용 이력 데이터에 기초하여 목표된 최종 충전 상태(SOC f )를 계산하거나 또는 결정한다(예를 들어, 작업(206)). 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 또한 초기 충전 단계(T CH1 ) 및 최종 충전 단계(T CH2 )에 대한 추정된 지속시간을 계산하거나 또는 결정한다. 도 3의 예시된 그래프(300)는, 충전 사이클이 목표된 최종 충전 상태(SOC f )에 도달하기 전에 조기 종료할 가능성을 감소시키기 위해 추가의 마진 또는 대기 시간(T W )이 더 구현되는 시나리오를 도시한다.
남아 있는 추정된 시간의 양(예를 들어, 추정된 준비 시간과 타이머 또는 카운터의 현재 값 사이의 차이)이 배터리(106)를 목표된 최종 충전 상태(예를 들어, T S - T C ≥ T R , 여기서 T R = T CH1 + T CH2 + T W 및 T C 는 타이머 또는 카운터의 현재 값을 나타냄)로 충전하기 위해 요구되는 시간의 추정된 양(T R )보다 큰 경우, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 배터리(106)를 충전하기 위해 배터리(106)에 전류를 제공하고, 충전 대기 상태(SOC h )에 도달할 때까지 충전 상태를 증가시키도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킨다. 이와 관련하여, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은, 배터리(106)의 현재의 충전 상태가 충전 대기 상태(SOC h )와 같을 때, 예를 들어, 배터리(106)의 개방 회로 전압이 특성화 절차 동안에 식별된 충전 대기 상태와 연관된 전압과 동일할 때를 검출하거나 또는 식별하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시키는 동안, 감지 배열(108)의 출력을 계속 모니터링한다.
예시적인 실시예들에서, 초기 충전 단계(T CH1 )의 지속시간 동안, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은, 예를 들어, 배터리(106)가 수신할 수 있는 최대 충전 전류의 일부로, 입력 인터페이스(101)로부터 배터리(106)로의 전류 흐름을 가능하게 하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킴으로써, 배터리(106)를 감소된 속도로 충전하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킨다. 이와 관련하여, 초기 충전 단계(T CH1 )에 대한 추정된 지속시간은 감소된 충전 속도를 수용하기 위해 감소된 속도에 기초하여 계산되거나 또는 결정될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 배터리(106)의 최대 충전 전류 용량의 1/4인 출력 충전 전류(i C )를 배터리(106)에 제공하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킨다(예를 들어,
Figure pct00005
, 여기서, C는 최대 충전 전류 용량을 나타낸다). 이와 관련하여, 실제로, 감소된 충전 속도는 사용자-구성가능하거나, 임의의 수의 상이한 방식들로 최대 충전 전류로부터 결정되거나 유도될 수 있고, 본원에 설명된 청구대상은 임의의 특정한 감소된 충전 속도로 제한되도록 의도되지 않는다. 일단 배터리(106)의 현재의 충전 상태가 충전 대기 상태(SOC h )에 도달하면, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은, 예를 들어, 전력 변환 배열(104)의 임의의 스위칭 요소들을 개방 또는 비활성화함으로써, 입력 인터페이스(101)와 배터리(106) 사이의 전류 흐름을 방지하는 상태 또는 구성(예를 들어, i C = 0)으로 전력 변환 배열(104)의 동작을 자동으로 중단시킨다.
하나 이상의 실시예들에서, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 초기 충전 단계 동안 배터리(106)의 현재 또는 실시간 충전 상태에 기초하여 초기 충전 단계에 대해 남아 있는 업데이트된 시간을 연속적으로 그리고 동적으로 결정한다. 예를 들어, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 초기 개방 회로 배터리 전압(예를 들어, 배터리 단자들 간의 전압차) 및/또는 충전 사이클의 시작 시에 타이머 또는 카운터의 초기 값에 대응하는 타임스탬프와 관련된 데이터 저장 요소(114) 내의 초기 충전 상태를 기록할 수 있다. 충전 전류가 초기 충전 단계 동안 배터리(106)에 제공됨에 따라, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 각각의 배터리 전압 및/또는 충전 상태 측정 시에 타이머 또는 카운터의 값에 대응하는 타임스탬프와 관련된 데이터 저장 요소(114) 내의 현재의 배터리 전압(예를 들어, 배터리 단자들 간의 전압차) 및/또는 현재의 충전 상태를 연속적으로 기록할 수 있다. 기록된 측정된 배터리 전압들 및/또는 충전 상태 값 및 이들 각각의 시간들 사이의 관계들에 기초하여, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은, 감소된 충전 속도에 대해 예상한 것보다 더 빠르거나 더 느리게 충전하는 배터리(106)를 고려하는, 초기 충전 단계(T CH1 )의 나머지에 대한 지속시간의 업데이트된 추정치를 실질적으로 실시간으로 동적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 특성화 절차 동안, 초기 충전 단계에 대한 추정된 남은 지속시간이 현재의 배터리 전압 및/또는 현재의 배터리 충전 상태와 일치하는 타임스탬프된 기록 엔트리 및 충전 대기 상태에 대한 타임스탬프된 기록 엔트리 간의 타임스탬프들의 차이에 기초하여 결정될 수 있도록, 배터리 전압 및 대응하는 충전 상태가 기록되고 데이터 저장 요소(114)에 타임스탬핑 및 유지될 수 있다.
도 1 내지 도 2를 계속 참조하면서 도 3을 더 참조하면, 현재의 충전 사이클 동안 시간이 경과함에 따라, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 타이머 또는 카운터의 값을 연속적으로 증가시키고(예를 들어, T C (n) = T C (n) + 1), 충전 사이클에 대해 남아있는 업데이트된 시간의 양을 동적으로 결정한다(예를 들어, T S - T C (n)). 배터리(106)의 충전 상태는 예상된 충전 사이클 종료 시간(T S )과 타이머 또는 카운터의 현재 값 사이의 차이가, 예상된 충전 사이클 종료 시간(T S )이 최종 충전 단계(T CH2 )의 추정된 지속시간보다 적게 남기 전까지는 남아있는 추정된 시간의 양까지 감소하기 때문에 충전 대기 상태(SOC h )로 유지된다.
도 2를 참조하면, 남은 추정된 시간의 양이 에너지 저장 요소의 충전을 완료하는데 요구되는 추정된 시간의 양보다 작거나 같을 때, 동적 충전 프로세스(200)는 목표된 최종 충전 상태로의 에너지 저장 요소의 충전을 자동으로 재개한다(작업(216)). 하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 최종 충전 단계와 연관된 충전 속도는 동적으로 결정되거나 또는, 남은 시간의 양에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 최종 충전 단계(T CH2 )의 시작 시, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 초기에 배터리(106)를 감소된 속도(예를 들어,
Figure pct00006
)로 충전하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킬 수 있다. 전술한 바와 유사한 방식으로, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 데이터 저장 요소(114) 내의 최종 충전 단계 동안의 타임스탬프된 배터리 전압들 및/또는 충전 상태들을 연속적으로 기록한다. 기록된 측정된 배터리 전압들 및/또는 충전 상태 값들 및 이들 각각의 시간들 간의 관계들에 기초하여, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은, 감소된 충전 속도에 대해 예상한 것보다 더 빠르거나 더 느리게 충전하는 배터리(106)를 고려하는, 최종 충전 단계(T CH2 )의 나머지에 대한 지속시간의 업데이트된 추정치를 실질적으로 실시간으로 동적으로 결정할 수 있다.
배터리(106)를 목표된 최종 충전 상태로 충전을 완료하는데 필요한 추정된 시간의 양이 남아 있는 추정된 시간의 양보다 큰 경우(예를 들어, T S - T C (n) < T CH2 ), 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 배터리(106)를 증가된 속도로 충전하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킴으로써 충전 속도를 동적으로 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 배터리(106)에 의해 지원되는 최대 속도(예를 들어, i C = C)로 배터리(106)를 충전하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시키도록 자동으로 스위칭하여, 추정된 준비 시간에 목표된 최종 충전 상태에 도달할 가능성을 증가시킬 수 있다. 실제로, 추정된 준비 시간에 목표된 최종 충전 상태를 달성하기 위해 충전 속도가 동적으로 변화될 수 있는 다수의 상이한 잠재적인 방식들이 존재하며, 본원에 설명된 청구대상은 충전 속도를 동적으로 증가시키는 임의의 특정 방식으로 제한되도록 의도되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
예시적인 실시예들에서, 일단 배터리(106)의 충전 상태가 목표된 최종 충전 상태(SOC f )와 실질적으로 동일하면, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 배터리(106)로의 출력 전류가 완료된 충전을 나타내는 종료 전류 임계치보다 작을 때까지, 목표된 최종 충전 상태에 대응하는 일정한 출력 전압을 제공하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킨다. 일단 배터리(106)로의 출력 전류가 종료 전류 아래로 떨어지면, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 배터리(106)로의 전류 흐름을 비활성화시키도록 전력 변환 배열(104)을 동작시키고, (예를 들어, 모든 스위치들을 개방함으로써) 목표된 최종 충전 상태에 대응하는 전압 레벨로 배터리(106)를 유지시킨다. 추가적으로, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 예를 들어, 통신 인터페이스(120) 또는 충전 장치(102)와 연관된 사용자 인터페이스 요소를 통해, 충전이 완료되었다는 통지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 충전 장치(102)가 디스플레이 요소(예를 들어, 발광 다이오드 등) 또는 디스플레이 장치(예를 들어, 액정 디스플레이 등)를 포함하는 경우, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 디스플레이를 통해 충전이 완료되었음의 그래픽 표시를 제공할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 통신 네트워크를 통해 충전이 완료되었다는 통지를 다른 장치에 전송하거나 제공할 수 있고, 이는 이어서, 대응하는 충전 완료 사용자 통지가 다른 장치(예를 들어, 사용자의 모바일 폰 등)에서 또는 다른 장치에 의해 생성되는 것을 초래한다.
도 2를 계속 참조하면, 예시적인 실시예들에서, 에너지 저장 요소의 충전을 완료한 후에, 동적 충전 프로세스(200)는 충전 사이클 동안 관측된 타임스탬프된 전압 및/또는 충전 상태 값들에 기초하여 에너지 저장 요소와 연관된 사용 이력 데이터를 업데이트한다(작업(218)). 이와 관련하여, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 가장 최근의 충전 사이클 동안 충전 단계들에 대한 관측된 지속시간을 반영하기 위해 동적 충전 프로세스(200)의 다음 반복을 초기화하기 위해(예를 들어, 작업(208)에서), 초기 충전 단계(T CH1 ) 및 최종 충전 단계(T CH2 )의 추정된 지속시간을 동적으로 업데이트할 수 있다. 추가적으로, 연결 해제 이벤트(예를 들어, 사용자가 입력 인터페이스(101)를 외부 전원으로부터 뽑거나, 충전 장치(102)로부터 배터리(106)를 제거하는 것)에 응답하여, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 타임스탬프를 기록하거나 또는, 초기화된 타이머 또는 카운터 값에 대한 차이에 기초하여 가장 최근의 충전 사이클(예를 들어, T DISC(n) )의 지속시간을 계산하거나 또는 결정할 수 있다. 이와 관련하여, 데이터 저장 요소(114)가 선행하는 충전 사이클 지속시간들(또는 타임스탬프들)의 어레이 또는 큐를 유지하는 경우, (예를 들어, 작업(204)에서) 동적 충전 프로세스(200)의 다음 반복 동안 이용될 추정된 준비 시간(T S )에 대응하는 예상된 충전 사이클 지속시간이 가장 최근의 충전 사이클에 의해 영향을 받도록, 가장 오래된 항목은 제거되거나 또는 가장 최근의 충전 사이클과 연관된 타임스탬프로 덮어쓰기될 수 있다.
도 1 및 도 2를 계속 참조하여 도 3을 참조하면, 동적 충전 프로세스(200)에 의해, 배터리 열화를 최소화하도록 구성된 충전 대기 상태로 배터리(106)가 유지되는 시간(또는 충전 사이클의 백분율)이 증가되어 수명이 길어질 수 있다. 충전 사이클 동안 배터리(106)로의 평균 충전 전류 흐름이 또한 감소되어 충전 중에 배터리(106)의 온도를 최소화하는 것에 도움이 될 수 있으며, 이는 또한 충전으로 인한 잠재적인 열화를 완화시킨다. 추가적으로, 충전 사이클에 대한 목표된 최종 충전 상태는 개별 사용자의 거동에 대해 동적으로 적응되고 진화하여, 바람직하지 않게 낮은 충전 상태 값들로 소비되는 시간을 최소화하면서, 또한 배터리(106)가 충전되는 충전 값의 상한 상태를 최소화할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 동적 충전 프로세스(200)는 또한 배터리(106)가 보다 높은 충전 상태 값들로 소비되는 시간으로 인한 잠재적인 열화를 감소시키기 위해 (예를 들어, 배터리(106)를 보다 바람직한 충전 대기 상태로 유지함으로써) 목표된 최종 충전 상태에 있는 지속시간을 감소시킨다. 동시에, 배터리(106)의 사용 또는 방전이 필요하거나 요구될 수 있기 전에, 목표된 최종 충전 상태가 달성되는 것을 보장하는 것을 돕는 버퍼 또는 대기 시간이 충전 사이클에 통합될 수 있다. 이와 관련하여, 충전 대기 상태에서 소비되는 시간, 충전의 상한 상태에서 소비되는 시간, 및 배터리(106)로 흐르는 충전 전류의 양 사이의 트레이드오프들을 최적화하기 위해 버퍼 시간 및 감소된 충전 속도들이 선택되거나 조정될 수 있는 다수의 상이한 방식들이 존재하며, 본원에 설명된 청구대상은 임의의 특정 구현예로 제한되도록 의도되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
하나 이상의 실시예들에서, 동적 충전 프로세스(200)는 임계 지속시간보다 더 긴 시간 동안 목표된 최종 충전 상태로 배터리(106)를 유지한 후에 배터리(106)를 목표된 충전 상태로부터 충전 대기 상태로 다시 방전하도록 구성된다. 이와 관련하여, 배터리(106)가 원래 추정된 충전 사이클 종료 시간 이후의 임계 양의 시간 내에 사용을 위해 복귀되지 않는 시나리오에서, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 상대적으로 더 높은 충전 상태에서의 연장된 지속시간을 피하기 위해 배터리(106)를 충전 대기 상태에 대응하는 전압 레벨로 다시 방전하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킨다.
네트워크 연결된 동적인 충전 관리
도 1 내지 도 3을 계속 참조하여 도 4 내지 도 5를 참조하면, 하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 동적 충전 프로세스(200)는 네트워크 연결된 환경에서 이용되어 추정된 충전 사이클 종료 시간을 동적으로 조정할 수 있고, 이에 의해 배터리(106)가 충전 대기 상태로 유지되는 지속시간을 최대화하면서 필요하거나 요구될 때 목표된 최종 충전 상태를 달성하도록 충전 속도에 동적으로 영향을 줄 수 있다. 이와 관련하여, 배터리(106)가 원래의 추정된 충전 사이클 종료 시간에 앞서 필요할 것 같은 경우, 업데이트된 충전 사이클 종료 시간의 통지가 네트워크를 통해 충전 장치(102)로 전송될 수 있다. 통신 인터페이스(120)를 통해 업데이트된 준비 시간의 표시를 수신하는 것에 응답하여, 제어 모듈(110) 및/또는 처리 시스템(112)은 이전에 추정된 준비 시간을 업데이트된 준비 시간으로 업데이트하거나 덮어쓴다. 초기의 준비 시간은 충전 사이클의 예상된 종료 이전에 남아 있는 추정된 시간의 양을 감소시키고, 이는 이어서, 충전이 더 빠른 충전 속도로 완료되게 하여, 이전의 추정된 준비 시간(예를 들어, 작업들(210, 216))에서 목표된 최종 충전 상태에 도달할 가능성을 증가시킬 수 있다. 반대로, 나중의 준비 시간의 통지가 수신되는 경우, 충전 사이클의 예상된 종료 전에 남아 있는 추정된 시간 양이 증가하고, 이는 이어서, 배터리(106)가 충전 대기 상태로 유지되는 시간을 증가시킬 수 있고 또는 충전 속도를 감소시켜, 수명을 연장시킬 수 있다(예를 들어, 작업들(210, 212, 214)).
설명을 위해, 네트워크 연결된 동적 충전은 본원에서, 예를 들어, 인슐린 주입 시스템 내의 하나 이상의 주입 장치 또는 연속적인 혈당 모니터링 시스템 내의 하나 이상의 혈당 감지 장치와 같은, 환자 관리 시스템 내의 하나 이상의 휴대용 의료 장치들의 맥락에서 설명될 수 있다. 즉, 아래에 설명되는 청구대상이 의료 장치 또는 의료 시스템으로 제한되지는 않으며, 다른 휴대용 전자 장치 또는 시스템과 관련하여 동등한 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 4를 참조하면, 예시적인 실시예들에서, 환자 관리 시스템(400)은 충전 장치(402), 의료 장치(404), 클라이언트 장치(406) 및 원격 장치(408)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 실시예에 따라, 2개 이상의 장치(402, 404, 406, 408)는 예를 들어, 무선 개인 영역 네트워크(PAN: personal area network), 무선 근거리 네트워크(WLAN: wireless local area network), 근거리 네트워크(LAN: local area network), 셀룰러 네트워크, 인터넷 등과 같은 통신 네트워크(또는 이들의 조합)를 통해 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 의료 장치(404) 및/또는 클라이언트 장치(406)는 지점 간 방식 또는 애드혹(ad-hoc) 방식으로 무선 개인 영역 네트워크를 통한 직접 통신을 지원하기 위해 충전 장치(402)와 페어링될 수 있다. 다른 실시예들에서, 의료 장치(404) 및/또는 클라이언트 장치(406)는 무선 네트워크, 근거리 네트워크 등을 통해 충전 장치(402)와 직접 통신할 수 있는 반면, 다른 실시예들에서, 의료 장치(404) 및/또는 클라이언트 장치(406)는 원격 장치(408)를 통해 충전 장치(402)와 간접적으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 실시예들에서, 의료 장치(404) 및 클라이언트 장치(406)는 무선 지점간 개인 영역 네트워크를 통해 직접 통신하고, 클라이언트 장치(406)는 셀룰러 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 원격 장치(408)와 통신하며, 이어서, 원격 장치(408)는 인터넷 또는 다른 적합한 통신 네트워크를 통해 충전 장치(402)와 통신하도록 페어링될 수 있다. 이와 관련하여, 본원에 설명된 청구대상은 통신을 용이하게 하고 본원에 설명된 청구대상을 지원하기 위해 이용될 수 있는 네트워크들의 임의의 특정 타입, 조합, 또는 순열에 제한되지 않는다.
의료 장치(404)는 일반적으로 환자의 생리적 상태의 관리 또는 모니터링을 지원하도록 구성된 환자 관리 시스템(400)의 구성요소를 나타낸다. 하나 이상의 구현예들에서, 의료 장치(404)는 인슐린과 같은 유체를 환자의 신체에 전달하도록 구성된 주입 장치로서 실현된다. 이러한 실시예들에서, 주입 장치(404)는 감지 요소 또는 다른 감지 장치를 통해 수신된 환자의 현재 혈당 수준에 의해 영향을 받는 방식으로 인슐린 전달을 변화시키는 폐쇄-루프 제어 또는 다른 전달 제어 방식을 이용할 수 있다. 즉, 다른 실시예들에서, 의료 장치(404)는 연속적인 혈당 모니터(CGM: continuous glucose monitor) 장치 또는 다른 독립형 감지 또는 모니터링 장치, 예를 들어, 간질성(interstitial) 혈당 감지 배열, 또는 유사한 장치로서 실현될 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 청구대상은 휴대용 의료 장치(404)의 임의의 특정 유형 또는 구성과 함께 사용하는 것으로 제한되지 않는다.
예시적인 실시예들에서, 의료 장치(404)는 일반적으로 처리 시스템, 데이터 저장 요소(또는 메모리), 통신 인터페이스, 및 사용자 인터페이스를 포함한다. 이와 관련하여, 통신 인터페이스는 일반적으로 환자 관리 시스템(400)의 의료 장치(404)로/로부터 다른 장치(402, 406, 408)로/로부터의 데이터 및/또는 정보를 출력하기 위한 처리 시스템에 연결되는, 의료 장치(404)의 하드웨어, 회로, 로직, 펌웨어 및/또는 다른 구성요소를 나타낸다. 예를 들어, 통신 인터페이스는 의료 장치(404)와 클라이언트 장치(406) 사이의 무선 통신을 지원할 수 있는 하나 이상의 트랜시버 모듈, 예컨대, 블루투스 트랜스시버 또는 블루투스 저에너지(BLE) 통신을 지원하도록 구성된 어댑터를 포함하거나 또는 그에 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 클라이언트 장치(406)는 모바일 폰, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 또는 다른 유사한 모바일 전자 장치로서 실현되지만, 다른 실시예들에서, 클라이언트 장치(406)는 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터 등과 같이 하나 이상의 통신 네트워크들을 통해 환자 관리 시스템(400)의 의료 장치(404) 및 하나 이상의 다른 장치들(402, 408)과 통신할 수 있는 임의의 종류의 전자 장치로서 실현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 환자, 환자의 의사 또는 다른 건강 관리 제공자 등과 같은 사용자는 환자 모니터링 시스템(400)에서 의료 장치(404) 및/또는 다른 장치(402, 408)와의 통신을 지원하는 클라이언트 애플리케이션을 실행하기 위해 클라이언트 장치(406)를 조작한다. 예를 들어, 클라이언트 장치(406)에서의 클라이언트 애플리케이션은 네트워크를 통해 의료 장치(404) 및/또는 충전 장치(402)와의 연관성(또는 페어링)을 확립하여, 클라이언트 장치(406)와, 의료 장치(404) 및/또는 충전 장치(402) 중의 각각의 장치 사이의 지점간 통신 세션을 후속적으로 확립하는 것을 지원하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 클라이언트 장치(406)는 디스커버리 절차 또는 임의의 적합한 페어링 절차를 수행함으로써 블루투스 네트워크를 통해 (예를 들어, 각각의 장치(402, 404)에 대한 네트워크 식별 정보를 획득하고 저장함으로써) 의료 장치(404) 및/또는 충전 장치(402) 중의 각각의 장치와 페어링될 수 있다. 디스커버리 절차 동안 얻어진 페어링 정보는 각각의 페어링된 장치들 중 어느 하나가 무선 개인 영역 네트워크를 통해 보안 통신 세션의 확립을 개시할 수 있게 한다.
하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 클라이언트 애플리케이션은 또한, 예를 들어, 인터넷, 셀룰러 네트워크, 광역 네트워크(WAN) 등과 같은, 장치들(402, 404) 중 각각의 하나와 통신하기 위해 이용되는 네트워크(들)와 물리적으로 및/또는 논리적으로 구별될 수 있는 다른 통신 네트워크 상에서 원격 장치(408)에 대한 네트워크 주소 및/또는 다른 식별 정보를 저장하거나 유지하도록 구성된다. 이와 관련하여, 원격 장치(408)는 일반적으로 장치(402, 404)와 연관된 환자에 대해 획득된 측정 데이터, 이벤트 기록 데이터 및 잠재적으로 다른 정보를 수신하고 분석하거나 달리 모니터링하도록 구성된 서버 또는 다른 컴퓨팅 장치를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 원격 장치(408)는 개별 환자와 연관된 데이터를 저장하거나 달리 유지하도록 구성된 데이터베이스에 연결될 수 있다. 실제로, 원격 장치(408)는, 예를 들어, 의료 장치(404)의 제조업체에 의해 소유되고/거나 작동되거나 달리 상기와 제휴되는 시설과 같이, 다른 장치들(402, 404, 406)과 물리적으로 구별되고/되거나 분리되는 위치에 상주할 수 있다. 설명을 위해, 그러나 제한 없이, 원격 장치(408)는 대안적으로 본원에 서버로서 지칭될 수 있다.
도 4를 계속 참조하면, 도시된 실시예는 충전 장치(402)(예를 들어, 충전 장치(102))가 현재 사용되고 있지 않은 에너지 저장 요소(410)의 충전을 관리하고, 다른 에너지 저장 요소(412)가 의료 장치(404)에 의해 사용 중에 방전되고 있는 시나리오를 도시한다. 도 1의 맥락에서 상술된 바와 유사한 방식으로, 에너지 저장 요소들(410, 412)은 임의의 특정한 유형의 에너지 저장 요소로 제한되지 않지만, 설명을 위해, 제한 없이, 청구대상은 재충전 가능 배터리로서 실현되는 에너지 저장 요소(410, 412)의 맥락에서 기술된다. 예를 들어, 하나 이상의 실시예들에서, 충전 장치(402)는 의료 장치(404)에 의해 사용되고 있는 재충전 가능 배터리(412)의 다른 인스턴스로 교환 가능한 재충전 가능 배터리(410)의 인스턴스를 충전하는, 배터리 충전기 등으로서 실현된다. 다른 실시예들에서, 충전 장치(402)는 의료 장치(404)의 다른 인스턴스가 환자에 의해 사용되고 있는 동안 현재 충전 중인 의료 장치(404)의 중복된 또는 여분의 인스턴스로서 실현될 수 있다. 예를 들어, 의료 장치(404)는 충전 장치(402)가 나중의 사용을 위해 충전되고 있는 주입 장치의 다른 인스턴스로서 실현되는 동안(예를 들어, 다른 주입 장치(404)가 재충전, 저장소 재충전, 캐뉼라 변경 및/또는 사이트 회전 등을 요구하는 경우 등), 환자의 혈당 상태를 조절하기 위해 현재 환자에 의해 사용되고 있는 주입 장치로서 실현될 수 있다.
도 1 내지 도 2를 계속 참조하여 도 4를 참조하면, 하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 충전 장치(402)는 배터리(410)(예를 들어, 배터리(106))의 충전을 관리하기 위해 도 2와 관련하여 전술한 동적 충전 프로세스(200)를 구현하거나 또는 수행한다. 예를 들어, 충전 장치(402)가 외부 전기 전원에 플러그인되거나 배터리(410)가 제거되거나 또는 배터리가 의료 장치(404)로부터 충전 장치(402)로 교체된 경우, 충전 장치(402)는 연결 이벤트를 검출하고, 배터리(410)가 재충전되는 동안 시간을 추적하기 위해 타이머 또는 카운터를 초기화한다(예를 들어, 작업(202)). 전술한 바와 같이, 충전 장치(402)는 또한 배터리(410)에 대한 이전 사용 또는 방전 사이클의 지속시간, 즉, 충전 장치(402)가 의료 장치(404)의 중복 또는 여분의 인스턴스인 경우 배터리(410)가 의료 장치(404) 또는 충전 장치(402)에 의해 이전에 사용되었던 지속시간을 (예를 들어, 배터리(410)에 대한 이전의 연결 해제 이벤트 이후 경과된 시간에 기초하여) 결정할 수 있다. 또한, 충전 장치(402)는 이전 사용 사이클로부터 효과적으로 학습하고 이를 고려하도록 미래의 충전 사이클을 동적으로 적응시키기 위해 배터리(410)에 대한 초기 충전 상태, 배터리(410)의 초기 전압 등을 기록한다.
배터리(410)와 연관된 사용 이력 데이터에 기초하여, 충전 장치(402)는 현재 충전 사이클이 종료될 것으로 예상되고 배터리(410)가 (예를 들어, 사용자가 의료 장치(404)에 의해 이전에 사용되었던 배터리(412)를 재충전된 배터리(410)로 교환하는 것에 의해) 사용을 위해 복귀할 것으로 예상되는 경우에 대한 추정된 준비 시간 및 현재 충전 사이클에 대한 목표된 최종 충전 상태를 계산하거나 또는 결정한다(예를 들어, 작업(204, 206)). 충전 사이클의 시작 시의 배터리(410)의 초기 충전 상태를 사용하여, 충전 장치(402)는 배터리(410)를 목표된 최종 충전 상태로 충전하는데 필요한 추정된 시간의 양을 결정하고, 남아있는 시간의 양이 허용되는 경우에 배터리(410)를 감소된 충전 속도로 충전 대기 상태로 재충전한다(예를 들어, 작업들(208, 210, 212, 214)). 이런 식으로, 동적 충전 프로세스(200)는 충전 동안 배터리(410)의 온도를 제한하고, 또한 배터리(410)가 충전 대기 상태에 유지되는 지속시간을 연장하여 열화를 최소화한다. 그 후에, 시간이 추정된 준비 시간에 접근함에 따라, 충전 장치(402)는 배터리(410)가 사용을 위해 복귀할 것으로 예상되는 추정된 시간(예를 들어, 환자가 의료 장치(404)에 현재 탑재되어 있는 방전된 배터리(412)를 재충전된 배터리(410)로 교체할 것으로 예상되는 시간)에 또는 그 이전에, 배터리(410)를 목표된 충전 상태로 충전하는 것을 자동으로 재개할 수 있다. 시간에 따라 배터리(410, 412) 모두에 대한 동적 충전 프로세스(200)를 이용함으로써, 배터리(410, 412)의 충전 상태에 대한 동작 범위는 의료 장치(404)에 대한 개별 환자의 사용 패턴 또는 거동에 대해 최적화되고 맞춤화될 수 있는 한편, 충전 전류를 감소시켜 배터리(410, 412)의 열화를 최소화시키면서도 배터리(410, 412)가 열화를 최소화하는 중간 충전 대기 상태로 유지되는 시간을 증가시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4를 계속 참조하여 이제 도 5를 참조하면, 네트워크 연결된 환경에서, 환자 모니터링 시스템(400)의 장치들(402, 404, 406, 408) 간의 통신은 배터리(410)의 상태의 관리를 더 개선하기 위해 실시간으로 충전 배터리(410)가 사용을 위해 복귀할 것으로 예상되는 추정 또는 예상 시점을 동적으로 조정하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 현재 사용 중인 배터리(412)가 원래 예상한 것보다 더 오래 사용될 것이라는 것이 명백해진 상황에서, 다른 배터리(412)가 사용 중인 추가적인 지속시간 동안 충전 배터리(410)가 상대적으로 더 높은 최종 충전 상태에서 유지되는 것이 아니라, 충전 배터리(410)가 충전 대기 상태로 유지되는 지속시간을 연장하기 위해, 추정된 준비 시간이 미래로 더 지연되거나 연기될 수 있다. 반대로, 충전 배터리(410)가 원래 예상보다 빠르게 사용을 위해 복귀될 것으로 예상되는 상황에서, 추정된 준비 시간은 사용을 위해 복귀하기 전에 배터리(410)가 목표된 최종 충전 상태를 달성할 가능성을 증가시키기 위해 현재 시간에 더 근접하게 진행될 수 있고, 이는 이어서, 배터리(410)가 다음 사용 사이클 동안 최소 충전 상태 미만으로 방전될 가능성을 감소시킬 수 있다.
네트워크 연결된 충전 프로세스(500)와 관련하여 수행된 다양한 작업은 하드웨어, 펌웨어, 처리 회로에 의해 실행된 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다. 예시적인 목적으로, 하기 기재는 도 1 내지 도 4와 관련하여 상기 언급된 요소를 참조한다. 설명을 위해, 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)는 주로 충전 장치(102, 402)에 의해 구현되는 맥락에서 기술될 수 있다. 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)가 임의의 수의 추가의 또는 대안적인 과업을 포함할 수 있고, 과업이 예시된 순서에서 수행될 필요가 없고/거나 과업이 동시에 수행될 수 있고/거나, 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)가 본원에 상세히 기재되지 않은 추가의 기능성을 갖는 포괄적 절차 또는 프로세스에 통합될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 게다가, 도 5의 맥락에서 도시되고 기재된 하나 이상의 과업은 의도된 전체 기능성이 온전히 남아있는 한 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)의 실제적인 구현예로부터 생략될 수 있다.
네트워크 연결된 충전 프로세스(500)는 충전 프로세스의 실행 동안에 충전 프로세스를 종료하기 위한 조정된 준비 시간의 표시를 위해 통신 네트워크를 모니터링함으로써 시작하거나 또는 개시된다(작업(502)). 이와 관련하여, 충전 장치(102, 402)의 제어 시스템(110) 및/또는 처리 모듈(112)은 충전 장치(102, 402)에 의해 충전되는 배터리(106, 410)가 사용을 위해 준비되어야 하는 시점을 나타내는 통신을 위해, 충전 장치(102, 402)와 연관된 통신 인터페이스(120)를 주기적으로 또는 연속적으로 모니터링할 수 있다. 환자 모니터링 시스템(400)의 장치들(404, 406, 408) 중 임의의 하나에 의해 검출될 수 있고 실시간으로 배터리(402)의 충전을 촉진 또는 지연시키는 추정된 준비 시간을 결정하기 위해 이용될 수 있는 임의의 수의 상이한 조건들이 존재하며, 청구대상은 추정된 준비 시간을 조정하기 위한 임의의 특정 조건 또는 기준으로 제한되도록 의도되지 않는다는 것에 유의해야 한다.
예를 들어, 하나 이상의 실시예들에서, 충전 장치(102, 402)는 무선 개인 영역 네트워크를 통해 페어링된 장치(404, 406)로부터 무선 통신을 모니터링할 수 있다. 이와 관련하여, 충전 장치(402)와 페어링되는 의료 장치(404) 또는 클라이언트 장치(406)는 추정된 준비 시간의 하나 이상의 표시를 충전 장치(402)에 제공하기 위한 통신 세션의 확립을 개시하는 통신을 송신하거나 또는 제공할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 의료 장치(404) 또는 클라이언트 장치(406)는 의료 장치(404)와 연관된 상태 또는 의료 장치(404)와 연관된 환자를 검출하거나 식별하고, 이는 이어서, 추정된 준비 시간의 표시를 트리거한다. 예를 들어, 각각의 장치(404, 406)에서 실행되는 애플리케이션 또는 다른 소프트웨어 모듈은 사용 중인 배터리(412)의 상태(예를 들어, 현재 충전 상태, 현재 배터리 전압 등)를 계속적으로 모니터링하고, 사용 중인 배터리(412)의 현재 상태에 기초하여 배터리(410)의 충전을 촉진하거나 지연시키기 위한 표시를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 사용 중인 배터리(412)의 현재의 충전 상태 또는 전압이 임계값(예를 들어, 최소 임계치의 충전 상태)보다 작을 때, 의료 장치(404)는 배터리(410, 412) 또는 장치들(402, 404)을 환자가 용이하게 교환하게 하기 위해 배터리(410)의 충전이 촉진되도록 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 의료 장치(404)는 클라이언트 장치(406)에 통지를 제공하고, 이는 이어서, 페어링된 충전 장치(402)와의 통신을 개시하여, 충전 장치(402)에 표시를 제공한다. 반대로, 사용 중인 배터리(412)의 현재 충전 상태 또는 전압이 일부 사용 기간 후에 일부 임계치 이상으로 남아있도록, 사용 중인 배터리(412)가 예상 속도보다 느리게 방전하는 경우, 의료 장치(404)는 배터리(410)의 충전이 사용 중인 배터리(412)에 대한 예상 사용 사이클보다 더 길게 수용하도록 지연될 수 있다고 결정할 수 있다.
또 다른 예로서, 충전 장치(402) 및 의료 장치(404) 각각이 주입 장치로서 실현될 때, 사용 중인 주입 장치(404) 및/또는 클라이언트 장치(406)는 낮은 유체 상태(예를 들어, 임계치 미만인 사용 중인 주입 장치에 남아 있는 유체의 양), 막힘 상태, 삽입 부위 회전 상태, 또는 사용 중인 주입 장치(404)가 현재 충전되고 있는 여분 주입 장치(402)를 먼저 사용함에 따라 조기에 제거될 수 있는 다른 변칙적 상태를 검출할 수 있다. 또 다른 예로서, 의료 장치(404) 및/또는 클라이언트 장치(406)는 배터리(410)의 충전을 촉진하거나 지연시키기 위한 표시를 트리거하는 컨텍스트 상태 또는 조건을 식별하기 위해 환자와 연관된 컨텍스트 데이터를 분석할 수 있다. 예를 들어, GPS(global positioning system) 수신기 또는 장치(404, 406)의 유사한 특징에 의해 제공되는 지리적 위치 데이터는 충전 장치(402)의 지리적 위치에 대한 환자의 현재의 지리적 위치에 기초하여 충전을 촉진하거나 지연시킬지 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 환자가 환자의 집에 있는 충전 장치(402)가 배터리(410)를 충전하는 동안 환자가 직장에 있거나 집에서 장기간 멀리 떨어져 있을 때, 의료 장치(404) 및/또는 클라이언트 장치(406)는 배터리(410)의 충전이 지연될 수 있다고 결정할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 무선 PAN 대신에, 의료 장치(404) 및/또는 클라이언트 장치(406)는 인터넷 또는 셀룰러 네트워크와 같은 통신 네트워크를 통해 충전을 지연시키는 표시를 원격 장치(408)에 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 이러한 실시예들에서, 충전 장치(402)는 추정된 준비 시간의 표시를 위해 인터넷 상에서 원격 장치(408)를 주기적으로 폴링할 수 있거나, 또는 대안적으로, 원격 장치(408)는 장치들(404, 406) 중 하나로부터 수신된 추정된 준비 시간의 표시를 충전 장치(402)에 자동으로 푸시할 수 있다.
도 5를 계속 참조하면, 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)는 조정된 충전 종료 시간을 수신하거나 또는 획득하고, 조정된 준비 시간에 응답하여, 조정된 준비 시간에 기초하여 충전 프로세스에 대해 남아 있는 업데이트된 시간의 양을 동적으로 결정하며, 남은 시간의 업데이트된 양에 기초하여 충전 프로세스를 동적으로 조정함으로써 계속된다(작업(504, 506, 508)). 이와 관련하여, 충전 장치(102, 402)가 이전에 예측된 준비 시간보다 이른 시간의 표시를 수신하는 경우, 충전 장치(102, 402)는 충전을 위해 남아 있는 이용가능한 시간의 양 내에서 목표된 최종 충전 상태를 달성할 가능성을 증가시키기 위해 빠르게 충전하거나 충전 프로세스를 변경할 수 있다. 반대로, 충전 장치(102, 402)가 이전에 예측된 준비 시간보다 나중의 시간의 표시를 수신하는 경우, 충전 장치(102, 402)는 충전을 지연시키거나 충전 프로세스를 변경하여 배터리(106, 410)가 최종 충전 상태에서 소비하는 지속시간을 감소시키고, 배터리(106, 410)로 흐르는 충전 전류(또는 온도)를 감소시키거나, 충전 대기 상태에서 소비되는 지속시간을 증가시키거나, 또는 배터리(106, 410)의 열화를 완화시키기 위한 다른 동작들을 취할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 도 5를 참조하면, 일부 실시예들에서, 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)는 도 2와 관련하여 전술한 동적 충전 프로세스(200)와 관련하여 구현된다. 이러한 실시예들에서, 충전 장치(102, 402)가 동적 충전 프로세스(200) 동안 충전 전류 및 충전 상태를 관리할 때, 제어 시스템(110) 및/또는 처리 모듈(112)은 통신 인터페이스(120)를 통해 준비 시간에 대한 잠재적인 조정을 모니터링한다. 따라서, 조정된 준비 시간의 임의의 표시가 없을 때, 충전 장치(102, 402)는 충전 대기 상태에 도달하기 전에 감소된 충전 속도로 배터리(106, 410)를 충전한다. 그러나, 조정된 준비 시간을 수신하는 것에 응답하여, 충전 장치(102, 402)는 배터리(106, 410)를 충전하기 위해 남아 있는 추정된 시간의 양을 동적으로 업데이트하며, 이는 이어서, 동적 충전 프로세스(200)가 배터리(106, 410)의 충전 상태를 후속적으로 관리하는 방식에 영향을 미친다(예를 들어, 작업(210)).
예를 들어, 환자 모니터링 시스템(400)의 다른 장치(404, 406, 408)가 이전의 추정된 준비 시간의 표시를 충전 장치(102, 402)에 전송하여, 배터리(106, 410)를 주어진 현재 충전 상태로부터 목표된 최종 충전 상태로 충전하는 데 필요한 시간보다 적은, 충전을 완료하기까지 남은 업데이트된 추정된 시간의 양을 초래하는 경우, 충전 장치(102, 402)는 배터리(106, 410)를 목표된 최종 충전 상태를 향해 자동으로 충전하기 시작한다. 일부 실시예들에서, 충전 장치(102, 402)는 목표된 최종 충전 상태에 도달할 가능성을 증가시키기 위해 배터리(106, 410)에 의해 지원되는 최대 속도(예를 들어, i C = C)를 사용하여 충전을 자동으로 완료한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 남아 있는 시간의 양이 허용되는 경우, 충전 장치(102, 402)는 전술한 바와 유사한 방식으로, 배터리(106, 410)를 감소된 속도(예를 들어,
Figure pct00007
)로 충전하도록 전력 변환 배열(104)을 동작시킬 수 있다. 따라서, 어떤 이유로 인해, 초기 충전 단계에 있는 동안에 또는 충전하는 배터리(410)가 충전 대기 상태로 유지될 기간 동안에 의료 장치(404) 또는 클라이언트 장치(406)가 사용하기 위해 충전하는 배터리(410)를 복귀시킬 필요성을 식별하는 경우(예를 들어, 의료 장치(404)에 있는 주입될 유체가 적은 경우, 사용 중인 배터리(412)가 예상된 속도보다 빠르게 방전하는 경우 등), 배터리(410)의 충전은 배터리(410)가 더 빨리 사용을 위해 복귀될 수 있도록 촉진될 수 있다.
반대로, 환자 모니터링 시스템(400)의 다른 장치(404, 406, 408)가, 충전 완료에 남은 시간의 양을 증가시키는, 충전 장치(102, 402)로의 더 늦은 준비 시간의 표시를 전송하는 시나리오에서, 충전 장치(102, 402)는 충전 속도를 자동으로 감소시키거나 충전 대기 상태에서 소비되는 지속시간을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 의료 장치(404) 또는 클라이언트 장치(406)의 지리적 위치나, 의료 장치(404) 또는 클라이언트 장치(406)와 연관된 다른 컨텍스트 데이터가, 환자가 일정 시간 동안 사용하기 위해 충전 배터리(106, 410)를 복귀시킬 수 없을 것으로 나타내는 경우, 더 늦은 준비 시간의 대응하는 통지가 충전 장치(102, 402)에 제공될 수 있고, 이는 이어서, 충전 전류를 감소시키고/시키거나 배터리(106, 410)가 충전 대기 상태로 유지되는 지속시간을 증가시킨다. 그 후에, 환자가 사용을 위해 충전 배터리(106, 410)를 복귀시킬 것 같은(예를 들어, 환자가 집으로 향하고 있음을 GPS 위치 데이터가 나타내는) 컨텍스트 데이터의 변화를 장치들(404, 406) 중 하나가 검출할 때, 장치들(404, 406) 중 하나는 동작 맥락에서의 변화를 반영하는 업데이트된 준비 시간의 통지를 전송하거나 또는 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 업데이트된 준비 시간은 배터리(106, 410)를 충전하는데 요구되는 시간보다 적은 충전 사이클에 대해 남아있는 업데이트된 추정된 시간의 양을 초래할 수 있고, 이에 의해 충전 장치(102, 402)로 하여금 배터리(106, 410)에 의해 지원되는 최대 속도로 배터리(106, 410)를 자동으로 목표된 최종 충전 상태로 충전하게 한다. 따라서, 환자의 이력 거동에 적응하는 동적 충전 프로세스(200)에 더하여, 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)는 현재의 충전 사이클을 실질적으로 실시간으로 환자의 현재 거동에 더 적응시키기 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 최종 충전 단계 동안에 또는 배터리(106, 410)가 목표된 최종 충전 상태에 도달한 이후에 더 늦은 준비 시간의 표시가 수신될 때, 업데이트된 남은 시간의 양이 임계값보다 큰 경우, 충전 장치(102, 402)는 배터리(106, 410)를 충전 대기 상태로 자동적으로 방전시킬 수 있는데, 이는 충전의 상한 상태에서 소비되는 시간에 기인하는 잠재적인 열화 또는 노화를 완화시킨다.
일부 실시예들에서, 추정된 준비 시간에 대한 조정의 표시는 또한 배터리(106, 410)의 현재 충전 사이클에 대한 조정된 최종 충전 상태의 표시를 포함하거나 또는 수반될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 사용 중인 배터리(412)가 예상보다 빨리 소모되거나 방전될 때 더 이른 준비 시간의 표시를 제공하는 것에 부가하여, 의료 장치(404) 또는 클라이언트 장치(406)는 잠재적으로 증가된 방전 속도를 사전에 보상하기 위해 충전 배터리(410)로의 목표된 최종 충전 상태가 증가되도록 할 수 있다. 따라서, 도 2의 동적 충전 프로세스(200)와 관련하여 구현될 때, 남아 있는 업데이트된 이용가능한 시간의 양을 동적으로 결정하는 것에 부가하여, 충전 장치(102, 402)는 또한 조정된 목표의 최종 충전 상태를 반영하는, 배터리(106, 410)를 충전하는데 요구되는 업데이트된 시간의 양을 동적으로 결정한다(예를 들어, 작업(208)). 따라서, 목표된 최종 충전 상태 또는 준비 시간에 대한 조정은 배터리(106, 410)의 충전이 완료되는 방식에 영향을 미칠 수 있다. 동등한 방식으로, 의료 장치(404) 또는 클라이언트 장치(406)는 감소된 목표의 최종 충전 상태를 제공할 수 있고, 이는 최종 충전 단계를 지연시키고, 최종 충전 단계의 충전 전류를 감소시키며/시키거나 충전 대기 상태에서 소비되는 지속시간을 연장시킬 수 있다. 이와 관련하여, 일부 실시예들에서, 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)는, 추정된 준비 시간을 조정하지 않고, 배터리(106, 410)에 대한 목표된 최종 충전 상태를 조정함으로써 동등한 방식으로 구현될 수 있고 동등한 기능을 달성할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
다른 실시예들에서, 충전 장치(102, 402)는 준비 시간에 대한 조정에 기초하여 업데이트된 목표의 최종 충전 상태를 자동으로 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 5%만큼 준비 시간을 앞당기고 충전 사이클의 지속시간을 감소시키기 위한 표시에 응답하여, 제어 시스템(110) 및/또는 처리 모듈(112)은 다가오는 사용 사이클 동안 잠재적으로 증가된 방전 속도 또는 다가오는 사용 사이클 동안 배터리(106, 410)의 사용의 잠재적으로 연장된 지속시간을 고려하기 위해, 목표된 최종 충전 상태를 5%만큼 자동으로 증가시킬 수 있다.
네트워크 연결된 충전 프로세스(500)에 의해, 현재 사용되지 않는 배터리(410)의 충전은 배터리(410)의 열화를 완화시키는 방식으로 관리될 수 있는 한편, 예측할 수 없는 변화 또는 변형에 응답하여 필요에 따라 배터리(410)가 사용을 위해 복귀할 이용가능성을 용이하게 할 수 있다. 이는 예컨대, 폐쇄-루프식 혈당 제어, 연속적인 혈당 모니터링 등과 같은 의료 장치(404)의 실질적으로 중단되지 않은 사용을 요구하는 의료적 응용에 유리하다. 예를 들어, 의료 장치(404)가 환자의 혈당 수준의 폐쇄-루프 제어를 제공하는 휴대용 인슐린 주입 장치로서 실현되는 경우, 개선된 혈당 제어는 사용 중인 배터리(412)가 조기에 방전되거나 또는 고갈될 때 다른 충전된 배터리(410)가 배치를 위해 준비되게 함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 사용 중인 배터리(412)가 임계 충전 상태 미만으로 떨어질 때, 충전 장치(402)는 배터리(410)의 충전을 완료하도록 네트워크를 통해 통지될 수 있어서, 배터리(410, 412)는 주입 장치(404)에 의해 제공되는 폐쇄-루프식 혈당 제어에 대해, 제한적인 중단만으로 교환될 수 있다. 마찬가지로, 충전 장치(402)가 조기의 또는 예측되지 않은 재충전, 교체, 유지, 또는 다른 변형을 필요로 하는 의료 장치(404)의 여분의 인스턴스로서 실현될 때, 충전 장치(402)는 충전을 완료하도록 통지되어, 환자가 제한적인 중단 또는 불편함만으로 장치들(402, 404)을 교환할 수 있다. 추가적으로, 환자의 이력 거동에 적응하는 동적 충전 프로세스(200)와 네트워크 연결된 충전 프로세스(500)를 통합함으로써, 배터리(410, 412)의 수명 및 성능이 연장될 수 있고, 이에 의해 배터리 교체 비용을 절감하고 환자 경험을 더욱 개선시킬 수 있다.
단순함을 위해, 배터리 및 에너지 저장부, 전력 변환 및 충전부, 휴대용 전자 장치, 주입 시스템, 및 청구대상의 다른 기능적인 양태들과 관련된 종래의 기술들은 본원에 상세히 설명되지 않을 수 있다. 또한, 특정 전문용어는 또한 참조 목적으로만 본원에 사용될 수 있으며, 따라서 제한하려는 의도는 아니다. 예를 들어, 구조를 지칭하는 "제1", "제2", 및 다른 그러한 숫자 용어와 같은 용어는 문맥상 명확하게 나타내지 않는 한 순차 또는 순서를 암시하지 않는다. 전술한 설명은 또한 함께 "연결" 또는 "결합"되는 요소 또는 노드 또는 특징부를 지칭할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가 반드시 기계적으로는 아니고 또 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 직접적으로 또는 간접적으로 이와 통신함)을 의미한다. 따라서, 다양한 도면들이 구성요소들 사이의 직접적인 전기적 연결들을 도시할 수 있지만, 대안적인 실시예들은 실질적으로 유사한 방식으로 기능하면서 중간 회로 구성요소들 및/또는 컴포넌트들을 이용할 수 있다.
적어도 하나의 예시적인 실시예가 상기의 상세한 설명에서 제시되었지만, 많은 변형들이 존재한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본원에 설명된 예시적인 실시예 또는 실시예들은 어떠한 방식으로도 청구대상의 범위, 응용가능성 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 여기에 설명된 청구대상은 여기에 설명된 주입 장치 및 관련 시스템으로 제한되지는 않는다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 설명된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 로드맵을 당업자에게 제공할 것이다. 청구범위에 의해 정의되는 범위를 벗어나지 않고, 본 특허출원의 출원시에 공지된 균등물 및 예측가능한 균등물을 포함하는, 구성요소들의 기능 및 배열에 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 위에서 설명된 예시적인 실시예 또는 다른 제한의 세부 사항은 반대의 명확한 의도없이 청구 범위로 판독되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 프로세서-구현 방법으로서,
    에너지 저장 요소(106)에 대한 추정된 준비 시간을 획득하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)에 대한 목표 충전 상태를 획득하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)의 상기 목표 충전 상태와 현재 충전 상태 사이의 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 충전 시간을 계산하는 단계;
    상기 추정된 준비 시간과 상기 제1 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 크다는 결정에 응답하여, 제1 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소(106)를 중간 충전 상태로 충전하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)를 상기 중간 충전 상태로 유지하는 단계; 및
    상기 추정된 준비 시간과 제2 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 작다는 결정에 응답하여, 제2 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소(106)를 상기 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제2 시점은 상기 제1 시점 이후에 있고, 여기서 상기 제2 충전 속도는 상기 제1 충전 속도보다 더 큰, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추정된 준비 시간을 획득하는 단계는 상기 에너지 저장 요소(106)와 관련된 사용 이력 데이터에 기초하여 상기 추정된 준비 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 사용 이력 데이터는 이전의 충전 사이클들과 연관된 타임스탬프 데이터를 포함하고, 상기 추정된 준비 시간을 결정하는 단계는:
    상기 타임스탬프된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 이전의 충전 사이클들의 각각의 지속시간들을 결정하는 단계; 및
    상기 이전의 충전 사이클들의 각각의 지속시간들의 평균에 적어도 부분적으로 기초하여 현재 충전 사이클 동안의 초기 시간에 대한 상기 추정된 준비 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 충전 상태를 획득하는 단계는 상기 에너지 저장 요소(106)와 관련된 사용 이력 데이터에 기초하여 상기 목표 충전 상태를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 목표 충전 상태를 결정하는 단계는 하나 이상의 이전의 사용 사이클들에 걸친 상기 에너지 저장 요소(106)와 연관된 방전의 평균 양을, 원하는 최소 임계값 충전 상태에 더하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 이전의 충전 사이클과 연관된 최종 충전 상태와 현재 충전 사이클 동안의 에너지 저장 요소(106)의 초기 충전 상태 간의 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 하나 이상의 이전의 사용 사이클들의 각각의 사용 사이클에 대한 각각의 방전을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정된 충전 시간을 계산하는 단계는:
    상기 현재 충전 상태와 상기 중간 충전 상태의 차이 및 상기 제1 충전 속도에 기초하여 초기 충전 단계에 대한 제1 추정된 지속시간을 결정하는 단계;
    상기 목표 충전 상태와 상기 중간 충전 상태의 차이 및 상기 제2 충전 속도에 기초하여 최종 충전 단계에 대한 제2 추정된 지속시간을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 추정된 지속시간 및 상기 제2 추정된 지속시간의 합에 기초하여 상기 추정된 충전 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 추정된 충전 시간을 결정하는 단계는, 상기 제1 추정된 지속시간 및 상기 제2 추정된 지속시간의 합에 버퍼 시간의 양을 더하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 이전의 충전 사이클들의 지속시간들과 연관된 표준편차에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 버퍼 시간의 양을 결정하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 추정된 준비 시간은 상기 이전의 충전 사이클들의 지속시간들의 평균에 적어도 부분적으로 기초하여 현재의 충전 사이클 동안의 초기 시간에 관하여 결정되는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정된 준비 시간을 획득하는 단계는 네트워크를 통해 상기 추정된 준비 시간의 표시를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 충전 상태를 획득하는 단계는 네트워크를 통해 상기 목표 충전 상태의 표시를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 다음 단계들을 수행하도록 야기하는 명령들을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 프로세서 판독가능 저장 매체로서, 상기 단계들은,
    에너지 저장 요소(106)에 대한 추정된 준비 시간을 획득하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)에 대한 목표 충전 상태를 획득하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)의 상기 목표 충전 상태와 현재 충전 상태 사이의 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 충전 시간을 계산하는 단계;
    상기 추정된 준비 시간과 상기 제1 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 크다는 결정에 응답하여, 제1 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소(106)를 중간 충전 상태로 충전하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)를 상기 중간 충전 상태로 유지하는 단계; 및
    상기 추정된 준비 시간과 제2 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 작다는 결정에 응답하여, 제2 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소(106)를 상기 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제2 시점은 상기 제1 시점 이후에 있고, 여기서 상기 제2 충전 속도는 상기 제1 충전 속도보다 더 큰, 저장 매체.
  13. 시스템으로서,
    하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 다음의 단계들을 수행하도록 야기하는 명령들을 저장하는 하나 이상의 프로세서 판독가능 저장 매체를 포함하고, 상기 단계들은,
    에너지 저장 요소(106)에 대한 추정된 준비 시간을 획득하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)에 대한 목표 충전 상태를 획득하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)의 상기 목표 충전 상태와 현재 충전 상태 사이의 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 충전 시간을 계산하는 단계;
    상기 추정된 준비 시간과 상기 제1 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 크다는 결정에 응답하여, 제1 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소(106)를 중간 충전 상태로 충전하는 단계;
    상기 에너지 저장 요소(106)를 상기 중간 충전 상태로 유지하는 단계; 및
    상기 추정된 준비 시간과 제2 시점 사이의 시간 차이가 상기 추정된 충전 시간보다 더 작다는 결정에 응답하여, 제2 충전 속도를 사용하여 상기 에너지 저장 요소(106)를 상기 목표 충전 상태로 충전하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제2 시점은 상기 제1 시점 이후에 있고, 여기서 상기 제2 충전 속도는 상기 제1 충전 속도보다 더 큰, 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 휴대용 의료 장치(102) 또는 배터리 충전기가 상기 하나 이상의 프로세서를 포함하는, 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제2 충전 속도는 상기 에너지 저장 요소(106)와 관련된 최대 충전 전류 용량에 대응하는, 시스템.
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