KR20240024570A - 에너지 하베스팅 장치의 전력을 이용하는 어플리케이션의 제어 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

에너지 하베스팅 장치의 전력을 이용하는 어플리케이션의 제어 방법 및 이를 수행하는 장치 Download PDF

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충북대학교 산학협력단
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Abstract

에너지 하베스팅 장치의 전력을 이용하는 어플리케이션의 제어 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 다양한 실시예에 따른 제어 방법은 에너지 하베스팅 장치로부터 공급받은 전력량 및 상기 공급받은 전력의 증감에 기초하여 복수의 스위치의 온오프 상태에 대응하는 스위칭 데이터를 생성하는 동작과, 상기 공급받은 전력에 따라 상기 스위칭 데이터를 이용하여 어플리케이션을 제어하는 동작을 포함하고, 상기 스위칭 데이터는 상기 어플리케이션의 액티브(active) 모드, 슬립(sleep) 모드, 및 하이 퍼포먼스(high performance) 모드에 대응하는 것일 수 있다.

Description

에너지 하베스팅 장치의 전력을 이용하는 어플리케이션의 제어 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD OF CONTROLLING APPLICATION USING POWER OF ENERGY HAVERSTING DEVICE AND DEVICE PERFORMING THE SAME}
본 발명의 다양한 실시예들은 에너지 하베스팅 장치의 전력을 이용하는 어플리케이션의 제어 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.
대부분의 Internet of Things (IoT)용 시스템은 데이터를 받아서 전송하는 동작을 수행한다. Internet of Things (IoT)용 시스템은 무선통신을 통해 메인 서버 또는 라우터에 수집한 데이터를 전송하기 위해서는 데이터를 수집하는 과정에 비해 상대적으로 높은 출력 에너지가 필요하기 때문에 배터리와 같은 에너지 저장장치를 사용하는 것이 일반적이다. 하지만 에너지 저장장치를 사용하는 경우, 에너지 저장장치의 사용주기에 따라 에너지 저장장치를 교체해야 하는 등 관리가 어려우며 용량에 따라 크기 및 비용이 증가한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 에너지 하베스팅 시스템을 이용하여 에너지 저장장치를 사용하지 않고 에너지를 공급할 수 있는 시스템을 구현하는 것이 하나의 대안이 될 수 있다. 또한, 에너지 하베스팅 시스템은 많은 전력을 필요로 하는 무선통신 등의 과정에서 어려움이 있어 활용범위가 상당히 제한적이다. 그리고 에너지 하베스팅 시스템은 환경이나 변환할 에너지에 따라 전력이 일정하게 공급되지 않기 때문에 시스템의 동작이 불안정하다.
위에서 설명한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
에너지 하베스팅 시스템은 에너지 저장장치로서 배터리를 이용한 에너지 공급 시스템의 대안이 될 수 있지만 여전히 활용 범위 및 전력 안정성 상에 제약이 있다. 이에, 배터리의 한계를 보완하는 에너지 공급 시스템이 요구될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 시스템은 배터리가 아닌 소형 캐패시터를 에너지 저장장치로 채택하여 별도의 배터리 교체문제나 크기 및 비용 문제로부터 자유로운 고출력 에너지 하베스팅 시스템을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 시스템은 에너지 하베스팅 장치로부터 공급받은 전력량과 에너지 저장장치의 충전량을 분석하여 에너지 하베스팅 장치로부터 공급받은 전력량에 따라 어플리케이션을 active, sleep, high performance 모드로 나눠서 모드에 따른 전력을 공급하는 시스템을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 시스템은 스위치 제어 유닛을 활용하여 하베스팅 에너지와 에너지 저장장치에 충전된 에너지를 모드별로 효과적으로 어플리케이션에 공급하는 기술을 제공할 수 있다.
다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제어 방법은 에너지 하베스팅 장치로부터 공급받은 전력량 및 상기 공급받은 전력의 증감에 기초하여 복수의 스위치의 온오프 상태에 대응하는 스위칭 데이터를 생성하는 동작과, 상기 공급받은 전력에 따라 상기 스위칭 데이터를 이용하여 어플리케이션을 제어하는 동작을 포함하고, 상기 스위칭 데이터는 상기 어플리케이션의 액티브(active) 모드, 슬립(sleep) 모드, 및 하이 퍼포먼스(high performance) 모드에 대응하는 것일 수 있다.
상기 제어하는 동작은 상기 공급받은 전력에 따라 상기 스위칭 데이터를 이용하여 상기 어플리케이션의 모드를 상기 액티브(active) 모드, 상기 슬립(sleep) 모드, 및 상기 하이 퍼포먼스(high performance) 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변환하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 복수의 스위치는 델타 결선으로 연결된 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제4 스위치를 포함하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 에너지 하베스팅 장치와 노드를 공유하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제3 스위치는 에너지 저장 장치와 노드를 공유하고, 상기 제2스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치는 상기 어플리케이션과 노드를 공유하는 것일 수 있다.
상기 제4 스위치는 상기 제3 스위치와 온오프 상태가 동일한 것일 수 있다.
상기 변환하는 동작은 상기 공급받은 전력에 따라 상기 스위칭 데이터를 이용하여 상기 어플리케이션의 모드를 상기 하이 퍼포먼스 모드로 변환하는 동작을 포함하고, 상기 스위칭 데이터는 상기 제1 스위치를 끄고, 상기 제2 스위치를 키고, 상기 제3 스위치를 키고, 상기 제4 스위치를 키는 상태에 대응하는 것일 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 MPPT 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 스위치 제어기를 도시한 도면이다.
도 4는 에너지 하베스팅 장치로부터 공급받는 전력의 전압에 따른 어플리케이션의 모드를 설명하기 위한 그래프이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 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. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 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, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(어플리케이션(141)lication-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, 시스템(10)은 에너지 하베스팅(energy harvesting(EH)) 장치(110), 전력 관리 장치(Power Management Unit)(120), 비휘발성 어플리케이션(140), 및 에너지 저장장치(150)를 포함할 수 있다. 전력 관리 장치(120)는 MPPT 장치(Maximum Power Point Tracking) 장치(121), 및 스위치 제어기(123)를 포함할 수 있다. MPPT 장치(121)는 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 전력이 공급됨에 따른 전력 관리 장치(120)에서의 최대 전력점을 산정할 수 있다. MPPT 장치(121)는 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력의 전압을 측정하고, 측정한 전압이 최대 전력점보다 높은 경우에는 전력을 pmu_out으로 출력한다. MPPT 장치(121)는 공급받은 전력의 증감에 대한 정보(예: Stack)를 스위치 제어기(123)로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스위치 제어기(123)는 공급받은 전력의 증감에 대한 정보(예: Stack) 및 공급받은 전력의 전압에 대한 정보(예: Probe)에 기초하여 어플리케이션(141)이 공급받은 전력에 따라 액티브(active) 모드, 슬립(sleep) 모드, 및 하이 퍼포먼스(high performance) 모드로 동작하도록 어플리케이션(141)을 제어할 수 있다. 스위치 제어기(123)는 공급받은 전력량 및 전력의 증감에 관한 정보에 기초하여 복수의 스위치(124-127)에 대응하는 스위칭 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 데이터는 복수의 스위치(124-127)의 온오프(on-off) 상태에 대응하는 것일 수 있다. 스위치 제어기(123)는 스위칭 데이터를 이용하여 어플리케이션(141)을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 스위치(124-127)는 1 스위치(124), 제2 스위치(125), 제3 스위치(126), 제4 스위치(127)를 포함할 수 있다. 복수의 스위치(124-127)는 델타 결선으로 연결된 제1 스위치(124), 제2 스위치(125), 제3 스위치(126), 및 제2 스위치(125) 및 제3 스위치(126)와 노드를 공유하는 제4 스위치(127)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(124) 및 제2 스위치(125)는 에너지 하베스팅 장치(110)와 노드를 공유할 수 있다. 제1 스위치(124) 및 제3 스위치(126)는 에너지 저장 장치(110)와 노드를 공유할 수 있다. 제2스위치(125), 제3 스위치(126), 및 제4 스위치(127)는 어플리케이션(140)과 노드를 공유하는 것일 수 있다.
예를 들어, 스위치 제어기(123)는 공급받은 전력에 따라 스위칭 데이터를 이용하여 어플리케이션(141)의 모드를 액티브(active) 모드, 슬립(sleep) 모드, 및 하이 퍼포먼스(high performance) 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변환할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스위치 제어기(123)는 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력을 어플리케이션(141)에 공급하거나 에너지 저장장치(150)에 충전할 수 있다. 다른 예를 들어, 스위치 제어기(123)는 비휘발성 어플리케이션(140)에 포함된 BT(bluetooth) 모듈(160)에 고전력이 공급되도록, 에너지 저장장치(150)에 저장된 에너지와 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력을 동시에 비휘발성 어플리케이션(140)에 공급할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 비휘발성(Non-volatile) 어플리케이션(140)은 어플리케이션(141), BT(bluetooth) 모듈((143), 및 비휘발성 메모리(예: FRAM)(145)를 포함할 수 있다. 어플리케이션(141)은 수집된 데이터를 분석할 수 있다. BT(bluetooth) 모듈(143)는 분석 결과를 무선 통신할 수 있다. 어플리케이션(141)의 모드에 기초하여 어플리케이션(141)에서 수집한 데이터는 비휘발성 메모리(예: FRAM)(145))에 저장되거나, 비휘발성 메모리(145)로부터 어플리케이션(141)으로 전송될 수 있다. 어플리케이션(141)이 Sleep 모드일 때 어플리케이션(141)에서 수집한 데이터는 비휘발성 메모리(예: FRAM)(145))에 저장되고, 어플리케이션(141)이 Active 모드가 될 때 비휘발성 메모리(예: FRAM)(145))에 저장된 데이터는 어플리케이션(141)으로 송신될 수 있다. 어플리케이션(141)은 FRAM(145)에 scl을 전송하고, FRAM(145)은 어플리케이션(141)에 sda를 전송할 수 있다. scl은 마스터에서 기준클럭을 생성하여 slave와 동기화 할 수 있게 해주는 신호일 수 있다. 동작하지 않을 경우, active High 상태를 유지하며 scl이 High를 유지하는 경우에 sda가 High에서 low로 전환될 때 동작이 i2c통신의 시작을 의미할 수 있다. 반대로 scl이 High를 유지하는 경우에 sda가 low에서 High로 전환될 때 i2c 통신의 종료를 의미할 수 있다. Sda는 데이터를 보내는 inout 포트이며 slave로 adress나 데이터를 전송할 때 마스터는 slave로 데이터를 전송할 수 있다. ack 정보나 데이터를 읽을 때 slave가 마스터로 정보를 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 에너지 저장장치를 배터리로 구현하는 에너지 하베스팅 시스템은 많은 전력을 공급하며 무선통신을 수행함에 있어 어려움이 있으므로 활용범위가 상당히 제한적일 수 있다. 그리고, 에너지 하베스팅 시스템은 환경이나 변환할 에너지에 따라 전력이 일정하게 공급되지 않으므로 시스템의 동작이 불안정할 수 있다. 시스템(10)은 에너지 저장장치(150)가 배터리가 아닌 소형 캐패시터로 구현되므로, 에너지 저장장치를 배터리로 구현하는 에너지 하베스팅 시스템의 배터리 교체문제, 크기 및 비용 문제를 개선할 수 있다. 시스템(10)은 스위치 제어기(123)을 통해 비휘발성 어플리케이션(140)으로의 전력 공급을 제어하여 에너지 하베스팅 시스템의 불안정한 특성을 보완할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 MPPT 장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, MPPT(Maximum Power Point Tracking) 장치(121)는 비교기(210), 업/다운 카운터(220), 스택 생성기(stack generator)(230), 다운 카운터(240)를 포함할 수 있다. 비교기(예: 8-bit magnitude comparator)(210)는 에너지 하베스팅 장치(110)를 통해 공급받은 전압과 제너 다이오드(Zener Diode)를 통해 공급받은 전압을 비교할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 업/다운 카운터(예: 8-bit up/down counter)(220)는 비교기(210)로부터 수신한 비교 결과에 기초하여 업/다운 카운터(220)의 출력의 증감 여부를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 비교기(210)는 다운 카운터(예: 8-bit down counter)(240)의 출력 및 업/다운 카운터(220)의 출력을 비교하여 어플리케이션(예: 도 1의 어플리케이션(141))에 전원을 공급하는 스위치 입력(예: pmu_out)을 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스택 생성기(230) 에너지 하베스팅 장치(예: 도 1의 에너지 하베스팅 장치(110)를 통해 공급받은 전압과 제너 다이오드(Zener Diode)를 통해 공급받은 전압에 기초하여 Stack을 생성하고, Stack을 스위치 제어기(예: 도 1의 스위치 제어기(123))에 전송할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 스위치 제어기를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, 스위치 제어기(123)는 MPPT 장치(121)를 통하여 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력의 증감에 대한 정보(예: Stack) 및 공급받은 전력의 전압에 대한 정보(예: Probe)에 기초하여 복수의 스위치(예: 제1 스위치(124), 제2 스위치(125), 및 제3 스위치(126))에 대응하는 스위칭 데이터를 생성할 수 있다. 스위치 제어기(123)는 MPPT 장치(121)로부터 공급받은 전력에 따라 스위칭 데이터를 이용하여 제1 스위치(124), 제2 스위치(125), 및 제3 스위치(126)를 제어할 수 있다. 스위치 제어기(123)는 스위칭 데이터를 이용하여 제1 스위치(124), 제2 스위치(125), 및 제3 스위치(126)를 제어함으로써 어플리케이션(141)을 제어할 수 있다. 스위치 제어기(123)는 어플리케이션(141)을 제어하여 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받는 전력을 조절할 수 있다. 표 1은 제1 스위치(124), 제2 스위치(125), 및 제3 스위치(126)에 따른 어플리케이션(141)의 모드를 도시한 것이다. 제4 스위치(127)의 온오프(on-off) 상태는 제3 스위치(125)의 상태와 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스위치 제어기(123)는 MPPT 장치(121)를 통하여 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력의 증감에 대한 정보(예: Stack) 및 공급받은 전력의 전압에 대한 정보(예: Probe)에 기초하여, 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력이 어플리케이션(141)이 사용하기에 부족한 경우, 스위칭 데이터를 이용하여 어플리케이션(141)의 모드를 Sleep 모드로 변환할 수 있다. 스위칭 데이터는 도 3(a)와 같이 제1 스위치(124)를 키고, 제2 스위치(125)를 끄고, 제3 스위치(126)를 끄고, 제4 스위치(127)를 끄는 상태에 대응하는 것일 수 있다. 스위치 제어기(123)는 어플리케이션(141)의 모드를 Sleep 모드로 변환함으로써 공급받은 전력을 에너지 저장장치(150)로 충전시켜 전력 소모를 최소화할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 어플리케이션(141)의 모드가 Sleep 모드로 변환된 경우, 비휘발성 어플리케이션(140)은 I2C 통신을 통해 어플리케이션(141)의 데이터를 비휘발성 메모리(145)로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스위치 제어기(123)는 MPPT 장치(121)를 통하여 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력의 증감에 대한 정보(예: Stack) 및 공급받은 전력의 전압에 대한 정보(예: Probe)에 기초하여, 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력이 어플리케이션(141)이 동작할 수 있는 범위의 전력인 경우, 어플리케이션(141)의 모드를 Active 모드로 변환할 수 있다. 스위칭 데이터는 도 3(b)와 같이 제1 스위치(124)를 키고, 제2 스위치(125)를 키고, 제3 스위치(126)를 끄고, 제4 스위치(127)를 끄는 상태에 대응하는 것일 수 있다. 스위치 제어기(123)는 어플리케이션(141)의 모드를 active 모드로 변환함으로써 공급받은 전력을 어플리케이션(141)으로 공급하고, 어플리케이션(141)에 공급하고 남은 전력은 에너지 저장장치에 공급할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 어플리케이션(141)의 모드가 active 모드로 변환된 경우, 비휘발성 어플리케이션(140)은 비휘발성 메모리(145)에 저장되었던 데이터를 어플리케이션(141)에 전송하여 데이터를 이용한 작업을 이어서 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 다르면, 스위치 제어기(123)는 MPPT 장치(121)를 통하여 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력의 증감에 대한 정보(예: Stack) 및 공급받은 전력의 전압에 대한 정보(예: Probe)에 기초하여, 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력이 부족하고 에너지 저장장치(150)의 에너지가 충분한 경우, 스위칭 데이터를 이용하여 어플리케이션(141)의 모드를 high performance 모드로 변환할 수 있다. 스위칭 데이터는 도 3(c)와 같이 제1 스위치(124)를 끄고, 제2 스위치(125)를 키고, 제3 스위치(126)를 키고, 제4 스위치(127)를 키는 상태에 대응하는 것일 수 있다. 스위치 제어기(123)는 어플리케이션(141)의 모드를 high performance 모드로 변환함으로써 에너지 저장장치(150)와 에너지 하베스팅 장치(110)의 전력을 동시에 공급받을 수 있어 고출력 전력이 필요한 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 에너지 하베스팅 장치로부터 공급받는 전력의 전압에 따른 어플리케이션의 모드를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, 어플리케이션(141)은 임계 전력(critical power)보다 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받는 전력이 클 때 Active 모드로 동작할 수 있다. 임계 전력은 어플리케이션(141)과 BT(bluetooth) 모듈(143)가 동작할 수 있는 최소한의 전력량일 수 있다. 어플리케이션(141)은 active 모드에서 어플리케이션(141)에 공급되고 남는 에너지를 에너지 저장장치(150)에 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 어플리케이션(141)은 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받는 전력의 전압이 임계전압 이하로 감소하는 경우에는, Sleep 모드로 동작하여 현재의 데이터를 저장하고 어플리케이션(141)의 동작이 정지하기 전에 비휘발성 메모리(140)에 데이터를 저장할 수 있다. 어플리케이션(141)은 Sleep 모드일 때 공급받은 전력을 에너지 저장장치(150)에 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 어플리케이션(141)은 BT(bluetooth) 모듈(143)를 이용하여 무선통신을 실행하게 되는 경우 BT(bluetooth) 모듈(143)에 전력을 공급하게 되고 비휘발성 어플리케이션의 사용되는 전력이 증가함에 따라 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 공급받은 전력만으로 고출력 동작을 수행하기에 부족할 수 있다. 어플리케이션(141)은 고출력 동작을 수행하기 위하여 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 전력을 공급받음과 동시에 에너지 저장장치(150)에 충전된 전력을 공급받음으로써 고전력을 일정한 시간 동안 유지시켜주는 High Performance 모드로 동작할 수 있다.
본 특허출원은 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원의 지역지능화혁신인재양성(Grand ICT연구센터) 사업의 연구결과로 수행되었음(IITP-2022-2020-0-01462)
본 특허출원은 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업임(No. 2020R1A6A1A12047945)
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 에너지 하베스팅 장치로부터 공급받은 전력량 및 상기 공급받은 전력의 증감에 기초하여 복수의 스위치의 온오프 상태에 대응하는 스위칭 데이터를 생성하는 동작; 및
    상기 공급받은 전력에 따라 상기 스위칭 데이터를 이용하여 어플리케이션을 제어하는 동작
    을 포함하고,
    상기 스위칭 데이터는,
    상기 어플리케이션의 액티브(active) 모드, 슬립(sleep) 모드, 및 하이 퍼포먼스(high performance) 모드에 대응하는 것인, 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어하는 동작은,
    상기 공급받은 전력에 따라 상기 스위칭 데이터를 이용하여 상기 어플리케이션의 모드를 상기 액티브(active) 모드, 상기 슬립(sleep) 모드, 및 상기 하이 퍼포먼스(high performance) 모드 중 어느 하나에서 다른 하나로 변환하는 동작
    을 포함하는, 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치는,
    델타 결선으로 연결된 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제4 스위치를 포함하고,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 에너지 하베스팅 장치와 노드를 공유하고,
    상기 제1 스위치 및 상기 제3 스위치는 에너지 저장 장치와 노드를 공유하고,
    상기 제2스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치는 상기 어플리케이션과 노드를 공유하는 것인, 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 스위치는,
    상기 제3 스위치와 온오프 상태가 동일한 것인, 제어 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 변환하는 동작은,
    상기 공급받은 전력에 따라 상기 스위칭 데이터를 이용하여 상기 어플리케이션의 모드를 상기 하이 퍼포먼스 모드로 변환하는 동작
    을 포함하고,
    상기 스위칭 데이터는 상기 제1 스위치를 끄고, 상기 제2 스위치를 키고, 상기 제3 스위치를 키고, 상기 제4 스위치를 키는 상태에 대응하는 것인, 제어 방법.
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