KR102255130B1 - 배터리의 충전을 제어하는 전자 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 배터리의 충전을 제어하는 전자 장치 및 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 전자 장치의 충전 제어 방법에 있어서, 전자 장치에 구비된 배터리를 충전하는 제1 동작과, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 제2 동작과, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전하는 제3 동작을 포함할 수 있다.

Description

배터리의 충전을 제어하는 전자 장치 및 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING CHARGING OF BATTERY}
본 개시는 배터리의 충전을 제어하는 전자 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에 휴대 가능한 전자 장치에서 제공하는 다양한 서비스 및 부가 기능들은 점차 확대됨에 따라 이러한 부가 기능들을 오랜 시간 동안 제공하기 위해 배터리의 수명 시간을 증가시키는 기술 역시 개발되고 있다.
일반적으로 배터리를 충전하는 방법은 정전류(Constant Current: CC)로 충전하는 방법, 정전압(Constant Voltage)으로 충전하는 방법 및 정전력(Constant Power: CV)으로 충전하는 방법이 있다. 뿐만 아니라, 배터리를 충전하는 방법은 정전류 충전과 정전압 충전을 결합하여 충전하는 정전-전압(Constant Current-Constant Voltage: CC-CV) 충전 방법과 정전류 세기를 다르게 결합하여 충전하는 다단계 전류(multi-stage current) 충전과 정전압 충전에 큰 전류와 CC-CV 충전을 결합한 부스트(CV-CC-CV) 충전이 있다.
도 1은 일반적인 배터리 충전 시간이 지남에 따라 전압과 전하량의 관계를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 배터리가 충전될수록 최대 배터리 허용 전류(110)는 감소되고, 개방 회로 전압(120)은 상승되는 것을 알 수 있다. 정전압으로 충전하는 경우, 배터리는 최대 배터리 허용 전류로 자동적으로 충전될 수 있다. 이와 같이, 배터리에 최대 배터리 허용 전류로 충전하게 되면 충전 속도는 빨라진다. 그러나, 고속으로 충전하게 되면 배터리 내의 저항 성분에 의한 온도 때문에 온도가 급격하게 상승하게 된다.
도 2a는 종래 다단계 전류 충전 구간에서 최대 온도에 도달한 충전 시간에 따른 배터리 온도의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 2b는 종래 정전압 구간에서 최대 온도에 도달한 충전 시간에 따른 배터리 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 종래의 다단계 전류 충전에서 온도 상승이 가장 크게 발생하여 온도 상승이 불균형되고, 정전압 충전이 시작될 때에는 이미 온도가 많이 감소된다. 이러한 온도의 비대칭이 발생되어 불균형이 일어난 결과로 전류가 스텝 형식으로 크게 감소하기 때문에, 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 온도는 배터리의 엔트로피 변화에 발생되는 온도와 주변으로 전달되는 온도에 비해 크게 감소하여 온도의 상승이 작으며 최대 온도 점이 다단계 전류 충전 구간에서 발생하게 된다. 그러나, 초기 충전 속도의 경우 스텝으로 감소한 충전 전류의 전체 평균값이 연속적으로 줄어드는 충전 전류에 비해 작아지기 때문에 충전량에 대한 충전 시간은 도 2b에 비해 길어진다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 정전압 충전에서 온도 상승이 가장 크게 발생하여 불균형이 발생되며, 충전 시간은 감소될 수 있다. 이러한 불균형이 발생하게 되면 충전전류가 초기에 스텝으로 작아지지 않고 연속적으로 작아지기 때문에 배터리의 저항 성분에 의한 온도 상승은 도 2a보다 크게 되며, 최대 온도점이 정전압 구간에서 발생하게 된다. 그러나, 초기 충전속도의 경우 평균 충전 전류 값이 크기 때문에 도 2a 비해 빠를 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래 충전 방법은 다단계 전류 충전 구간과 정전압 구간에서 배터리가 충전시에 온도가 상승하였다.
그런데, 종래 충전 방법은 배터리가 충전시에 상승하는 온도에 대해서 거의 고려하지 않기 때문에, 배터리를 고속으로 충전하게 되면 배터리의 상승 온도 때문에 갑작스럽게 온도가 폭주하는 현상(thermal runaway)이 발생되는 문제점이 있다. 이러한 온도 상승은 주변 기기에 영향을 줄 수 있다. 또한, 배터리의 표면 온도 보다 내부 온도가 훨씬 높기 때문에, 작은 배터리 표면 온도의 상승이 배터리 내부 온도를 크게 상승시킴으로써 배터리 수명을 급격히 감소시키는 문제점이 있다.
따라서, 배터리 충전시 발생되는 온도를 최적화하는 필요성이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 다양한 실시예는 배터리의 충전을 제어하는 전자 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위해 한 실시예는 전자 장치의 충전 제어 방법에 있어서, 전자 장치에 구비된 배터리를 충전하는 제1 동작과, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 제2 동작과, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전하는 제3 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 한 실시예는 충전을 제어하는 전자 장치에 있어서, 배터리와, 상기 배터리를 제1 충전하고, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는지 판단하고, 일치하면 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 제2 충전하고, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 제3 충전하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 한 실시예는 전자 장치의 충전을 제어하는 명령어를 포함하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독성 저장 매체에 있어서, 전자 장치에 구비된 배터리를 충전하는 제1 명령 셋과, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 제2 명령 셋과, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전하는 제3 명령 셋을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 배터리 충전시 발생되는 온도를 최적화화여 충전함으로써 동일한 평균 전류를 가지는 정전류-정전압 충전에 비해 사용자가 설정한 온도 상승 범위 내에서 고속의 충전 속도를 가질 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 충전 시간이 지남에 따라 전압과 전하량의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2a는 종래 다단계 전류 충전 구간에서 최대 온도에 도달한 충전 시간에 따른 배터리 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 종래 정전압 구간에서 최대 온도에 도달한 충전 시간에 따른 배터리 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 포함하는 네트워크 환경을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 충전 제어부의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다단계 전류 충전 구간과 정전압 충전 구간의 최대 온도가 동일하게 유지되는 경우의 시간에 따른 배터리 온도를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.3V인 경우 충전 시간에 따른 충전 전류를 종래와 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.3V인 경우 충전 시간에 따른 온도 상승을 실험한 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.25V인 경우 충전 시간에 따른 충전 전류를 종래와 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.25V인 경우 충전 시간에 따른 온도 상승을 실험한 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9a는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.20V인 경우 충전 시간에 따른 충전 전류를 종래와 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.20V인 경우 충전 시간에 따른 온도 상승을 실험한 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른 복수의 전자 장치들(예: 제1 전자 장치(1110) 및 제2 전자 장치(1130)) 사이의 통신 프로토콜(1100)을 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시(present disclosure)를 설명한다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도 또는 A와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 개시 가운데 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들이 본 개시의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시에 따른 전자 장치는, 디스플레이 제어 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smartwatch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 디스플레이 제어 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller’s machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 디스플레이 제어 기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치는 플렉서블 장치일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예에서 이용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 포함하는 네트워크 환경을 도시한다.
도 3을 참조하면, 상기 전자 장치(301)는 버스(310), 프로세서(320), 저장부(330), 입출력 인터페이스(340), 디스플레이(350), 통신 인터페이스(360), 충전 제어부(370) 및 배터리(380)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 데이터 송수신이 가능하며, 생체 정보를 송신 또는 수신하여 임의 동작을 수행할 수 있는 다양한 전자 장치를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치는 스마트 폰, 휴대폰, 노트북, 도어락(door-rock), 에어컨, 세탁기, 노트 PC, 태블릿 PC, 스마트 TV 등을 포함할 수 있다.
상기 버스(310)는 전술한 구성요소들을 서로 연결하고, 전술한 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지)을 전달하는 회로일 수 있다.
상기 프로세서(320)는 예를 들면, 상기 버스(310)를 통해 전술한 다른 구성요소들(예: 상기 저장부(330), 상기 입출력 인터페이스(340), 상기 디스플레이(350), 상기 통신 인터페이스(360), 또는 상기 충전 제어부(370) 등)로부터 명령을 수신하여, 수신된 명령을 해독하고, 해독된 명령에 따른 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
상기 저장부(330)는 상기 프로세서(320) 또는 다른 구성요소들(예: 상기 입출력 인터페이스(340), 상기 디스플레이(350), 상기 통신 인터페이스(360), 또는 상기 충전 제어부(370) 등)로부터 수신되거나 상기 프로세서(320) 또는 다른 구성요소들에 의해 생성된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 상기 저장부(330)는 예를 들면, 커널(331), 미들웨어(332), 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface)(333) 또는 애플리케이션(334) 등의 프로그래밍 모듈들을 포함할 수 있다. 전술한 각각의 프로그래밍 모듈들은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
상기 커널(331)은 나머지 다른 프로그래밍 모듈들, 예를 들면, 상기 미들웨어(332), 상기 API(333) 또는 상기 애플리케이션(334)에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 상기 버스(310), 상기 프로세서(320) 또는 상기 저장부(330) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 상기 커널(331)은 상기 미들웨어(332), 상기 API(333) 또는 상기 애플리케이션(334)에서 상기 전자 장치(301)의 개별 구성요소에 접근하여 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
상기 미들웨어(332)는 상기 API(333) 또는 상기 애플리케이션(334)이 상기 커널(331)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 미들웨어(332)는 상기 애플리케이션(334)으로부터 수신된 작업 요청들과 관련하여, 예를 들면, 상기 애플리케이션(334) 중 적어도 하나의 애플리케이션에 상기 전자 장치(301)의 시스템 리소스(예: 상기 버스(310), 상기 프로세서(320) 또는 상기 저장부(330) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 배정하는 등의 방법을 이용하여 작업 요청에 대한 제어(예: 스케쥴링 또는 로드 밸런싱)를 수행할 수 있다.
상기 API(333)는 상기 애플리케이션(334)이 상기 커널(331) 또는 상기 미들웨어(332)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 화상 처리 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 애플리케이션(334)은 SMS/MMS 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 달력 애플리케이션, 알람 애플리케이션, 건강 관리(health care) 애플리케이션(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정하는 애플리케이션) 또는 환경 정보 애플리케이션(예: 기압, 습도 또는 온도 정보 등을 제공하는 애플리케이션) 등을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 애플리케이션(334)은 상기 전자 장치(301)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(304)) 사이의 정보 교환과 관련된 애플리케이션일 수 있다. 상기 정보 교환과 관련된 애플리케이션은, 예를 들어, 상기 외부 전자 장치에 특정 정보를 전달하기 위한 알림 전달(notification relay) 애플리케이션, 또는 상기 외부 전자 장치를 관리하기 위한 장치 관리(device management) 애플리케이션을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 알림 전달 애플리케이션은 상기 전자 장치(301)의 다른 애플리케이션(예: SMS/MMS 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 건강 관리 애플리케이션 또는 환경 정보 애플리케이션 등)에서 발생한 알림 정보를 외부 전자 장치(예: 전자 장치(304))로 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 알림 전달 애플리케이션은, 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 전자 장치(304))로부터 알림 정보를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 상기 장치 관리 애플리케이션은, 예를 들면, 상기 전자 장치(301)와 통신하는 외부 전자 장치(예: 전자 장치(304))의 적어도 일부에 대한 기능(예: 외부 전자 장치 자체(또는, 일부 구성 부품)의 턴온/턴오프 또는 디스플레이의 밝기(또는, 해상도) 조절), 상기 외부 전자 장치에서 동작하는 애플리케이션 또는 상기 외부 전자 장치에서 제공되는 서비스(예: 통화 서비스 또는 메시지 서비스)를 관리(예: 설치, 삭제 또는 업데이트)할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 애플리케이션(334)은 상기 외부 전자 장치(예: 전자 장치(304))의 속성(예: 전자 장치의 종류)에 따라 지정된 애플리케이션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 전자 장치가 MP3 플레이어인 경우, 상기 애플리케이션(334)은 음악 재생과 관련된 애플리케이션을 포함할 수 있다. 유사하게, 외부 전자 장치가 모바일 의료기기인 경우, 상기 애플리케이션(334)은 건강 관리와 관련된 애플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 애플리케이션(334)은 전자 장치(301)에 지정된 애플리케이션 또는 외부 전자 장치(예: 서버(306) 또는 전자 장치(304))로부터 수신된 애플리케이션 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 입출력 인터페이스(340)는 입출력 장치(예: 센서, 키보드 또는 터치 스크린)를 통하여 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를, 예를 들면, 상기 버스(310)를 통해 상기 프로세서(320), 상기 저장부(330), 상기 통신 인터페이스(360), 또는 상기 충전 제어부(370)에 전달할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스(340)는 터치 스크린을 통하여 입력된 사용자의 터치에 대한 데이터를 상기 프로세서(320)로 제공할 수 있다. 또한, 상기 입출력 인터페이스(340)는 예를 들면, 상기 버스(310)를 통해 상기 프로세서(320), 상기 저장부(330), 상기 통신 인터페이스(360), 또는 상기 충전 제어부(370)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 상기 입출력 장치(예: 스피커 또는 디스플레이)를 통하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스(340)는 상기 프로세서(320)를 통하여 처리된 음성 데이터를 스피커를 통하여 사용자에게 출력할 수 있다.
상기 디스플레이(350)는 사용자에게 각종 정보(예: 멀티미디어 데이터 또는 텍스트 데이터 등)을 표시할 수 있다.
상기 통신 인터페이스(360)는 상기 전자 장치(301)와 외부 장치(예: 전자 장치(304) 또는 서버(306)) 간의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 인터페이스(360)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(362)에 연결되어 상기 외부 장치와 통신할 수 있다. 상기 무선 통신은, 예를 들어, Wifi(wireless fidelity), BT(Bluetooth), NFC(near field communication), GPS(global positioning system) 또는 cellular 통신(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유선 통신은, 예를 들어, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard 232) 또는 POTS(plain old telephone service) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 네트워크(362)는 통신 네트워크(telecommunications network)일 수 있다. 상기 통신 네트워크는 컴퓨터 네트워크(computer network), 인터넷(internet), 사물 인터넷(internet of things) 또는 전화망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(301)와 외부 장치 간의 통신을 위한 프로토콜(예: transport layer protocol, data link layer protocol 또는 physical layer protocol))은 애플리케이션(334), 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(333), 상기 미들웨어(332), 커널(331) 또는 통신 인터페이스(360) 중 적어도 하나에서 지원될 수 있다.
상기 서버(306)는 상기 전자 장치(301)에서 구현되는 동작(또는, 기능)들 중 적어도 하나의 동작을 수행함으로써, 상기 전자 장치(301)의 구동을 지원할 수 있다. 예를 들면, 상기 서버(306)는 상기 전자 장치(301)에 구현된 충전 제어부(370)를 지원할 수 있는 충전 제어 서버 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 충전 제어 서버 모듈은 충전 제어부(370)의 적어도 하나의 구성요소를 포함하여, 충전 제어부(370)가 수행하는 동작들 중 적어도 하나의 동작을 수행(예: 대행)할 수 있다.
상기 충전 제어부(370)는 다른 구성요소들(예: 상기 프로세서(320), 상기 메모리(330), 상기 입출력 인터페이스(340), 또는 상기 통신 인터페이스(360) 등)로부터 획득된 정보 중 적어도 일부를 처리하고, 이를 다양한 방법으로 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 충전 제어부(370)는 상기 프로세서(320)를 이용하여 또는 이와는 독립적으로, 상기 전자 장치(301)가 다른 전자 기기(예: 전자 장치(304) 또는 서버(306))와 연동하도록 상기 전자 장치(301)의 적어도 일부 기능을 제어할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 충전 제어부(370)의 적어도 하나의 구성은 상기 서버(306)에 포함될 수 있으며, 상기 서버(306)로부터 충전 제어부(370)에서 구현되는 적어도 하나의 동작을 지원받을 수 있다. 후술하는 도 4 내지 도 11을 통하여 상기 충전 제어부(370)에 대한 추가적인 정보가 제공된다.
배터리(380)는 충전 제어부(370)의 제어에 따라 전자 장치(100)에 전원을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(380)는 입출력 인터페이스(340)와 연결된 유선 케이블을 통해 외부의 전원소스(도시되지 아니함)에서부터 입력되는 전원을 디스플레이 장치(100)로 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 충전 제어부의 블록도를 도시한다.
도 4를 참조하면, 상기 충전 제어부(370)는 측정 모듈(410), 비교 모듈(420), 충전 모듈(430)을 포함할 수 있다.
충전 제어부(370)는 전자 장치에 구비된 배터리를 충전하고, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하고, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전할 수 있다. 상기 미리 결정된 전압은 상기 감소된 전류의 레벨에 대응하여 서로 다를 수 있다. 상기 미리 결정된 전압은 전류의 레벨 감소에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 미리 결정된 전압은 감소되는 전류의 레벨에 대응하여 복수 개일 수 있다. 또한, 상기 미리 결정된 전압은 상기 배터리의 최대 허용 전압일 수 있다. 상기 감소된 레벨의 전류 세기는 상기 충전되는 전류의 세기를 일정한 비율로 감소시킨 세기일 수 있다. 상기 전환된 충전 모드는 배터리를 정전압으로 충전하는 모드를 포함할 수 있다. 상기 모드가 전환되는 시점은 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열과 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 합한 값에서 주변으로 전달되는 열을 차감한 값이 o인 시점을 포함할 수 있다. 충전 제어부(370)는 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 상기 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 충전 제어부(370)는 상기 미리 결정된 전류의 세기를 설정할 수 있다. 상기 미리 결정된 전류의 세기는 배터리를 정전류(Constant Current: CC)로 충전하는 동안에 상기 배터리에서 발열되는 최대 온도와 비슷한 온도를 갖는 정전압(Constant Voltage: CV)에서의 전류 세기일 수 있다. 충전 제어부(370)는 상기 감소된 레벨이 최소 레벨인 경우, 충전을 종료할 수 있다. 충전 제어부(370)는 배터리에 전류를 인가하여 상기 배터리의 최대 허용 전압 및 최대 허용 전류를 획득할 수 있다. 상기 인가된 전류는 수 mA 이하이거나 수 mA 이상일 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 상기 인가된 전류는 수 mA 이하이거나 수 mA 이상에 국한되지 않고 다양한 값을 가질 수 있다. 그리고, 충전 제어부(370)는 배터리에 최대 허용 전류로 충전할 수 있으며, 상기 최대 허용 전류는 배터리에 순간적으로 공급되는 최대 전류일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측정 모듈(410)은 배터리의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 측정 모듈(410)은 충전되는 배터리의 현재 전압 및 현재 전류 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 그리고, 충전되는 전류의 레벨이 감소되어 충전되는 경우, 측정 모듈(410)은 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기를 측정할 수 있다. 측정 모듈(410)은 배터리에 순간적으로 공급되는 최대 전류를 측정할 수 있다. 측정 모듈(410)은 배터리의 온도, 충전되는 배터리의 현재 온도를 측정할 수 있거나 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열을 측정할 수 있다. 측정 모듈(410)은 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 측정할 수 있고, 배터리 주변으로 전달되는 열을 측정할 수 있다. 측정 모듈(410)은 배터리에 전류를 인가하여 배터리의 최대 허용 전압 및 최대 허용 전류를 측정할 수 있다. 상기 최대 허용 전류는 상기 배터리에 순간적으로 공급되는 최대 전류일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측정 모듈(410)은 배터리의 온도를 하기 [수학식 1]을 통해 측정하거나 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00001
상기 <수학식 1>에서 Cbat는 상기 배터리의 열 용량을 나타내며, dTbat/dt는 상기 배터리의 온도를 시간축으로 미분한 값을 나타내며, QP는 상기 배터리의 저항 성부에 의해 발생되는 열을 나타내며, QS는 상기 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 나타내며, QB는 상기 배터리의 주변으로 전달되는 열을 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측정 모듈(410)은 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열을 하기 [수학식 2]를 통해 측정하거나 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00002
상기 <수학식 2>에서 Ich는 상기 배터리의 충전 전류를 나타내며, Vcc는 상기 배터리의 폐쇄 회로 전압을 나타내며, Voc는 상기 배터리의 개방 회로 전압을 나타내며, Rn은 상기 배터리의 등가 저항을 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측정 모듈(410)은 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 하기 [수학식 3]를 통해 측정하거나 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00003
상기 <수학식 3>에서 Tbat는 상기 배터리의 온도를 나타내며, ΔS는 상기 배터리의 엔트로피 변화를 나타내는 것으로서 Voc를 시간축으로 미분한 값이며, Ich는 상기 배터리의 충전 전류를 나타내며, F는 패러데이 상수를 나타내며, 상기 Voc는 상기 배터리의 개방 회로 전압을 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측정 모듈(410)은 배터리의 주변으로 전달되는 열을 하기 [수학식 4]를 통해 측정하거나 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00004
상기 <수학식 4>에서 A는 상기 배터리의 표면적을 나타내며, h는 열전달 상수를 나타내며, Tbat는 상기 배터리의 온도를 나타내며, Tamb는 주변 온도를 나타내며, Trising _ bat는 상기 배터리의 상승 온도를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 비교 모듈(420)은 충전되는 배터리의 현재 전압과 미리 결정된 전압의 차이를 비교할 수 있거나, 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는지 비교할 수 있다. 비교 모듈(420)은 전류의 레벨이 감소되어 충전되는 전류의 세기와 미리 결정된 전류의 세기를 비교할 수 있다. 비교 모듈(420)은 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한지 비교할 수 있다. 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 경우, 비교 모듈(420)은 감소되는 각 레벨에 해당되는 전류의 세기와 미리 결정된 전류의 세기를 비교할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 충전 모듈(430)은 배터리에 충전할 수 있고, 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전할 수 있다. 또한, 충전 모듈(430)은 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전할 수 있다. 충전 모듈(430)은 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전할 수 있다. 충전 모듈(430)은 상기 감소된 레벨이 최소 레벨인 경우, 충전을 종료할 수 있다. 충전 모듈(430)은 배터리의 최대 허용 전압 및 최대 허용 전류가 획득되도록 배터리에 전류를 인가할 수 있다. 충전 모듈(430)은 배터리에 순간적으로 공급되는 최대 전류인, 최대 허용 전류로 배터리를 충전할 수 있다. 충전 모듈(430)은 충전 모드가 전환되는 경우, 전환된 충전 모드로 배터리를 충전할 수 있으며, 상기 전환된 충전 모드는 정전압 충전 모드를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 제어 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
전자 장치(301)는 배터리에 충전을 시작한다(510). 전자 장치(301)는 배터리에 전류를 인가하여 배터리의 최대 허용 전압 및 최대 허용 전류를 획득할 수 있다. 전자 장치(301)는 상기 최대 허용 전류로 배터리를 충전할 수 있으며, 상기 최대 허용 전류는 상기 배터리에 순간적으로 공급되는 최대 전류를 포함할 수 있다. 전자 장치(301)는 배터리를 정전류로 충전하는 동안에 배터리에서 발열되는 최대 온도와 비슷한 온도를 갖는 정전압(Constant Voltage: CV)에서의 전류 세기를 미리 결정하여 설정할 수 있다.
배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우(520), 전자 장치(301)는 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전할 수 있다(530). 전자 장치(301)는 충전되는 배터리의 현재 전압을 실시간으로 측정할 수 있으며, 실시간으로 측정되는 현재 전압과 상기 배터리에 미리 결정된 전압이 일치하는지 비교할 수 있다. 상기 미리 결정된 전압은 감소된 전류의 레벨에 따라 상이한 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 미리 결정된 전압은 상기 배터리의 최대 허용 전압을 포함할 수 있다. 그리고, 전자 장치(301)는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 배터리에 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전할 수 있다. 상기 감소된 레벨의 전류 세기는 충전되는 전류의 세기를 일정한 비율로 감소시킨 세기일 수 있다. 전자 장치(301)는 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
충전된 전류가 미리 결정된 전류와 동일한 경우(540), 전자 장치(301)는 정전압으로 배터리를 충전할 수 있다(550). 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 전자 장치(301)는 충전 모드를 정전압 충전 모드로 전환하여 배터리를 충전할 수 있다. 상기 미리 결정된 전류의 세기는 배터리를 정전류(Constant Current: CC)로 충전하는 동안에 배터리에서 발열되는 최대 온도와 비슷한 온도를 갖는 정전압(Constant Voltage: CV)에서의 전류 세기를 포함할 수 있다. 전자 장치(301)는 상기 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열과 상기 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 합한 값에서 주변으로 전달되는 열을 차감한 값이 0인 시점에 배터리의 충전 모드를 상기 정전압 충전 모드로 충전 모드로 전환할 수 있다.
전자 장치(301)는 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열을 하기 <수학식 5>를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00005
상기 <수학식 5>에서 Cbat는 상기 배터리의 열 용량을 나타내며, dTbat/dt는 상기 배터리의 온도를 시간축으로 미분한 값을 나타내며, QP는 상기 배터리의 저항 성부에 의해 발생되는 열을 나타내며, QS는 상기 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 나타내며, QB는 상기 배터리의 주변으로 전달되는 열을 나타낸다.
전자 장치(301)는 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열을 하기 [수학식 6]를 통해 측정하거나 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00006
상기 <수학식 6>에서 Ich는 상기 배터리의 충전 전류를 나타내며, Vcc는 상기 배터리의 폐쇄 회로 전압을 나타내며, Voc는 상기 배터리의 개방 회로 전압을 나타내며, Rn은 상기 배터리의 등가 저항을 나타낸다.
상기 <수학식 6>은 배터리의 충전 전류와 저항에 의해 발생되는 열에 관한 수학식으로서, 충전과 방전에 상관없이 전류의 크기의 제곱에 비례하는 양의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 전류가 크면 클수록 배터리 온도가 상승하고, 최대 허용 전류로 충전하게 되면 온도가 초기에 빠르게 상승한다. 이러한 이유로, 본 발명에서는 충전의 초반에 다단계 전류 충전을 수행함으로써, 전류 형태가 배터리 최대 허용 전류와 유사하게 유지하면서 배터리 전류크기가 점점 감소될 수 있다.
그리고, 전자 장치(301)는 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 하기 [수학식 7]를 통해 측정하거나 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00007
상기 <수학식 7>에서 Tbat는 상기 배터리의 온도를 나타내며, ΔS는 상기 배터리의 엔트로피 변화를 나타내는 것으로서 Voc를 시간축으로 미분한 값이며, Ich는 상기 배터리의 충전 전류를 나타내며, F는 패러데이 상수를 나타내며, 상기 Voc는 상기 배터리의 개방 회로 전압을 나타낸다.
상기 <수학식 7>은 배터리 엔트로피에 관한 수학식으로서, 엔트로피 정의에 의해 (-)부호를 가진다. 이것은 충전하는 도중에 (-)의 값을 가짐으로써, 배터리 온도가 상승하는 것을 방지하고, 방전하는 도중에는 (+)의 값을 가짐으로써 배터리 온도가 상승하는 것을 더욱 가중시킨다.
전자 장치(301)는 배터리의 주변으로 전달되는 열을 하기 [수학식 8]를 통해 측정하거나 계산할 수 있다.
Figure 112014066805228-pat00008
상기 <수학식 8>에서 A는 상기 배터리의 표면적을 나타내며, h는 열전달 상수를 나타내며, Tbat는 상기 배터리의 온도를 나타내며, Tamb는 주변 온도를 나타내며, Trising _ bat는 상기 배터리의 상승 온도를 나타낼 수 있다.
상기 <수학식 8>은 배터리 온도를 무한한 공간의 온도와 비슷하게 만들기 위한 수학식으로서, 배터리의 온도가 주변 온도보다 높으면 이를 낮추고, 배터리 온도가 주변 온도보다 높으면 이를 높일 수 있다.
이와 같이, 저항 성분에 의한 발열(<수학식 6>과 엔트로피(<수학식 7>) 및 주변으로의 열전달(<수학식 8>)을 이용하여 배터리 온도가 결정될 수 있으며, 열적 평형 상태를 유지하는 구간을 충전 중에 삽입함으로써, 배터리 충전 상승 온도 그래프가 삼각형 형태(도 2a 및 도 2b)에서 사다리꼴 형태(도 6)로 됨으로써 최대 상승 온도를 줄일 수 있다. 그리고, 열적 평형 상태를 유지하려면 다단계 전류 충전 구간의 최대 온도와 정전압 충전 구간의 최대 온도를 같게 조합하고, 이러한 조합을 통해서 상승 온도 그래프가 사다리꼴 형태로 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 배터리에 충전을 하게 되면, 배터리 전압은 점점 상승하게 되고 이러한 상승되는 배터리 전압이 미리 결정된 전압에 도달하게 되면 충전 전류를 낮추어 온도 상승을 제어할 수 있다. 예를 들어, <수학식 6> 내지 <수학식 8>을 통해서, 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열(<수학식 6>)과, 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열(<수학식 7>)과, 배터리 주변으로 전달되는 열(<수학식 8>)을 측정 또는 계산하고, 상기 계산된 값들을 연산(<수학식 5>)하여 0이 될 때, 배터리의 충전 모드를 다단계 전류 충전 모드에서 정전압 충전 모드로 전환한다. 만일, 정전압 충전 모드에서 온도가 상승하게 되는 경우, 전류를 충전하는 속도는 빨라지지만, 온도가 상승하게 되고, 반대로 온도가 낮아지면 전류를 충전하는 속도가 느려지기 때문에 전류를 최적으로 충전하기 위해서는 정전압 충전 모드에서도 <수학식 5>의 값이 0으로 유지해야 한다. 이것은 충전 전류가 감소하면서 <수학식 6>에 의한 열이 감소하는 만큼 <수학식 7>의 음의 값이 감소하기 때문에, <수학식 5>의 값을 0으로 유지하는 것이 가능하다.
그리고, 충전 전류가 감소되어 <수학식 6>과 <수학식 7>에 의한 온도 상승이 작고, <수학식 8>에 의해 주변 온도로의 평형 에너지가 커질 때 온도가 선형적으로 감소하여 배터리 온도와 상온이 같아지게 될 수 있다.
그리고, 상기 과정(560)에서 충전되는 전류의 레벨이 최소 레벨인 경우, 전자 장치(301)는 충전을 종료할 수 있다(570). 전자 장치(301)는 상기 최소 레벨에 해당되는 전류로 배터리를 충전하는 도중에 배터리의 현재 전압이 상기 과정(510)에서의 배터리의 전압과 동일한 경우, 충전이 완료되었음을 판단할 수 있고, 충전이 완료되면 충전을 종료할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다단계 전류 충전 구간과 정전압 충전 구간의 최대 온도가 동일하게 유지되는 경우의 시간에 따른 배터리 온도를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 배터리에 충전이 시작되면, 배터리의 온도는 상승하게 된다. 그리고, 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하게 되면, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 동작을 반복적으로 수행함으로써 배터리의 온도 상승은 발생되지 않고 균일한 온도를 유지할 수 있다. 그리고, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 동작을 반복적으로 수행하여 얻어진 배터리의 현재 전류가 미리 결정된 전류와 일치하는 경우, 충전 모드를 정전압 충전 모드로 전환하여 배터리의 온도가 점차 낮아진다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.3V인 경우 충전 시간에 따른 충전 전류를 종래와 비교한 결과를 나타낸 도면이고, 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.3V인 경우 충전 시간에 따른 온도 상승을 실험한 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 7b은 아래 [표 1]을 바탕으로 충전한 실험 결과이다.
Phase Point 1.0C 0.9C 0.8C 0.7C 0.6C 0.5C
CC 4.3V 6.0oC 8.5oC 9.8oC 8.5oC 7.7oC 6.0oC
CV Tmax_bat 12.1oC 11.5oC 10.5oC 9.0oC 8.3oC 6.0oC
그리고, 본 발명의 충전 방법은 종래의 1.1C의 CC-CV 충전 방법과 비교하였는데 이러한 이유는 전체 충전 기간 동안의 평균 충전 전류 값이 비슷하기 때문이다. 실험은 최초 1.0C(2800mA)에서 충전을 시작하여 0.7C(1960mA)에서 다단계 전류 충전에서 정전압 충전 모드로 바꾸었다. 도 7b와 같이 최종 충전 시간이 1.1C와 유사한 충전 속도를 가짐을 알 수 있으며, 온도 상승이 1.3도 낮음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안한 충전 방법을 통해서 온드 그래프의 형태가 사다리꼴과 유사한 것을 알 수 있다.
상기 [표 1]에서 두 번째 행은 배터리 전압이 4.3V일때, 0.5C에서 1.0C까지 정전류 충전 구간에서의 온도를 나타내고, 세 번째 행은 정전압 충전 구간 동안 최고 배터리 온도를 나타낸다. 상기 [표 1]을 이용해 도 6과 같은 형태의 그래프를 얻기 위해서는 정전류 구간에서 가장 높은 온도를 가지는 값보다 낮으면서, 가장 비슷한 온도를 가지는 정전압 구간의 전류를 찾아야 한다. 예를 들어, 정전압 구간에서 가장 높은 온도는 9.8oC이므로 이보다 낮으면서 가장 비슷한 온도는 0.70C에서 90C가 되고, 0.70C을 정전압 시작 전류로 설정할 수 있다.
상기 [표 1]을 통해서 충전 과정을 설명하면, 최초 1.0C(정전류-정전압 충전 방법에서 속도가 포화되는 충전 전류 중 가장 작은 전류)에서 배터리에 충전을 시작하고, 배터리의 현재 전압이 4.3V에 도달하면, 충전 전류를 1.0c에서 0.9C로 레벨을 낮춘다. 여기서, 0.1C로 레벨을 낮추는 것은 낮추게 되는 레벨의 크기가 클수록 충전 속도가 느려지고, 낮추게 되는 레벨의 크기가 작을수록 충전 속도가 빨라지는 반면 온도 상승이 커진다. 그리고, 0.9C로 낮추게 되면 CCV가 4.3V 이하로 낮아지고, 다시 충전이 되어 CCV가 4.3V에 도달하면, 다시 전류를 0.8C로 낮추는 과정을 반복적으로 수행한다. 마지막으로 0.7C로 충전하여 CCV가 4.3V가 되면, 충전 모드를 다단계 정전류 충전 모드에서 정전압 충전 모드로 전환한다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.25V인 경우 충전 시간에 따른 충전 전류를 종래와 비교한 결과를 나타낸 도면이고, 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.25V인 경우 충전 시간에 따른 온도 상승을 실험한 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8a 및 8b은 아래 [표 2]를 바탕으로 충전한 실험 결과이다.
Phase Point 1.0C 0.9C 0.8C 0.7C 0.6C 0.5C
MCC 4.25V 1.2oC 3.3oC 7.2oC 7.7oC 7.2oC 5.2oC
CV Tmax_bat 12.1oC 11.5oC 10.5oC 9.0oC 8.3oC 6.0oC
본 발명의 충전 방법은 종래의 0.9C의 CC-CV 충전 방법과 비교하였는데 이러한 이유는 전체 충전 기간 동안의 평균 충전 전류 값이 비슷하기 때문이다. 실험은 최초 1.0C에서 충전을 시작하여 0.6C에서 다단계 전류 충전에서 정전압 충전 모드로 바꾸었다. 도 8b와 같이 최종 충전 시간이 0.9C와 유사한 충전 속도를 가짐을 알 수 있으며, 온도 상승이 2.3도 낮음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안한 충전 방법을 통해서 온드 그래프의 형태가 사다리꼴과 유사한 것을 알 수 있다.
상기 [표 2]에서 두 번째 행은 배터리 전압이 4.25V일때, 0.5C에서 1.0C까지 정전류 충전 구간에서의 온도를 나타내고, 세 번째 행은 정전압 충전 구간 동안 최고 배터리 온도를 나타낸다.
도 9a는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.20V인 경우 충전 시간에 따른 충전 전류를 종래와 비교한 결과를 나타낸 도면이고, 도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 최대 허용 전압이 4.20V인 경우 충전 시간에 따른 온도 상승을 실험한 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 9b은 아래 [표 3]를 바탕으로 충전한 실험 결과이다.
Phase Point 1.0C 0.9C 0.8C 0.7C 0.6C 0.5C
MCC 4.20V 0.3oC 0.1oC 3.4oC 5.5oC 6.4oC 4.7oC
CV Tmax_bat 12.1oC 11.5oC 10.5oC 9.0oC 8.3oC 6.0oC
본 발명의 충전 방법은 종래의 0.7C의 CC-CV 충전 방법과 비교하였는데 이러한 이유는 전체 충전 기간 동안의 평균 충전 전류 값이 비슷하기 때문이다. 실험은 최초 1.0C에서 충전을 시작하여 0.5C에서 다단계 전류 충전에서 정전압 충전 모드로 바꾸었다. 도 9b와 같이 최종 충전 시간이 0.7C와 유사한 충전 속도를 가짐을 알 수 있으며, 온도 상승이 2도 낮음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안한 충전 방법을 통해서 온드 그래프의 형태가 사다리꼴과 유사한 것을 알 수 있다.
상기 [표 3]에서 두 번째 행은 배터리 전압이 4.20V일때, 0.5C에서 1.0C까지 정전류 충전 구간에서의 온도를 나타내고, 세 번째 행은 정전압 충전 구간 동안 최고 배터리 온도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
상기 전자 장치는 예를 들면, 도 3에 도시된 전자 장치(301)의 전체 또는 일부를 구성할 수 있다. 도 10을 참조하면, 상기 전자 장치(1001)는 하나 이상의 애플리케이션 프로세서(AP: application processor)(1010), 통신부(1020), SIM(subscriber identification module) 카드(1024), 메모리(1030), 센서부(1040), 입력 장치(1050), 디스플레이(1060), 인터페이스(1070), 오디오부(1080), 카메라부(1091), 전력 관리부(1095), 배터리(1096), 인디케이터(1097) 및 모터(1098)를 포함할 수 있다.
상기 AP(1010)는 운영체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP(1010)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 멀티미디어 데이터를 포함한 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 상기 AP(1010)는 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 AP(1010)는 GPU(graphic processing unit, 미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부(1020)(예: 상기 통신 인터페이스(360))은 상기 전자 장치(1001)(예: 상기 전자 장치(301))와 네트워크를 통해 연결된 다른 전자 장치들(예: 전자 장치(304) 또는 서버(306)) 간의 통신에서 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 통신부(1020)는 셀룰러 모듈(1021), Wifi 모듈(1023), BT 모듈(1025), GPS 모듈(1027), NFC 모듈(1028) 및 RF(radio frequency) 모듈(1029)를 포함할 수 있다.
상기 셀룰러 모듈(1021)은 통신망(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등)을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 또한, 상기 셀룰러 모듈(1021)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드(1024))을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(1021)은 상기 AP(1010)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 셀룰러 모듈(1021)은 멀티 미디어 제어 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(1021)은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 셀룰러 모듈(1021)은, 예를 들면, SoC로 구현될 수 있다. 도 10에서는 상기 셀룰러 모듈(1021)(예: 커뮤니케이션 프로세서), 상기 메모리(1030) 또는 상기 전력 관리부(1095) 등의 구성요소들이 상기 AP(1010)와 별개의 구성요소로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 상기 AP(1010)가 전술한 구성요소들의 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(1021))를 포함하도록 구현될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 AP(1010) 또는 상기 셀룰러 모듈(1021)(예: 커뮤니케이션 프로세서)은 각각에 연결된 비휘발성 메모리 또는 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신한 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리할 수 있다. 또한, 상기 AP(1010) 또는 상기 셀룰러 모듈 821은 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신하거나 다른 구성요소 중 적어도 하나에 의해 생성된 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
상기 Wifi 모듈(1023), 상기 BT 모듈(1025), 상기 GPS 모듈(1027) 또는 상기 NFC 모듈(1028) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 도 10에서는 셀룰러 모듈(1021), Wifi 모듈(1023), BT 모듈(1025), GPS 모듈(1027) 또는 NFC 모듈(1028)이 각각 별개의 블록으로 도시되었으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1021), Wifi 모듈(1023), BT 모듈(1025), GPS 모듈(1027) 또는 NFC 모듈(1028) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 셀룰러 모듈(1021), Wifi 모듈(1023), BT 모듈(1025), GPS 모듈(1027) 또는 NFC 모듈(1028) 각각에 대응하는 프로세서들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(1021)에 대응하는 커뮤니케이션 프로세서 및 Wifi 모듈(1023)에 대응하는 Wifi 프로세서)는 하나의 SoC로 구현될 수 있다.
상기 RF 모듈(1029)는 데이터의 송수신, 예를 들면, RF 신호의 송수신을 할 수 있다. 상기 RF 모듈(1029)은, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter) 또는 LNA(low noise amplifier) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 RF 모듈(1029)는 무선 통신에서 자유 공간상의 전자파를 송수신하기 위한 부품, 예를 들면, 도체 또는 도선 등을 더 포함할 수 있다. 도 12에서는 셀룰러 모듈(1021), Wifi 모듈(1023), BT 모듈(1025), GPS 모듈(1027) 및 NFC 모듈(1028)이 하나의 RF 모듈(1029)을 서로 공유하는 것으로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1021), Wifi 모듈(1023), BT 모듈(1025), GPS 모듈(1027) 또는 NFC 모듈(1028) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호의 송수신을 수행할 수 있다.
상기 SIM 카드(1024)는 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드일 수 있으며, 전자 장치의 특정 위치에 형성된 슬롯에 삽입될 수 있다. 상기 SIM 카드(1024)는 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
상기 메모리(1030)(예: 상기 메모리(330))는 내장 메모리(1032) 또는 외장 메모리(1034)를 포함할 수 있다. 상기 내장 메모리(1032)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예를 들면, DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등) 또는 비휘발성 메모리(non-volatile Memory, 예를 들면, OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, NAND flash memory, NOR flash memory 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 내장 메모리(1032)는 Solid State Drive (SSD)일 수 있다. 상기 외장 메모리(1034)는 flash drive, 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital) 또는 Memory Stick 등을 더 포함할 수 있다. 상기 외장 메모리(1034)는 다양한 인터페이스를 통하여 상기 전자 장치(1001)과 기능적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(1001)는 하드 드라이브와 같은 저장 장치(또는 저장 매체)를 더 포함할 수 있다.
상기 센서부(1240)는 물리량을 계측하거나 전자 장치(1001)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서부(1040)는 예를 들면, 제스처 센서(1040A), 자이로 센서(1040B), 기압 센서(1040C), 마그네틱 센서(1040D), 가속도 센서(1040E), 그립 센서(1040F), 근접 센서(1040G), color 센서(1040H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(1040I), 온/습도 센서(1040J), 조도 센서(1040K) 또는 UV(ultra violet) 센서(1040M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 센서부(1240)는 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor, 미도시), EMG 센서(electromyography sensor, 미도시), EEG 센서(electroencephalogram sensor, 미도시), ECG 센서(electrocardiogram sensor, 미도시), IR(infra red) 센서(미도시), 홍채 센서(미도시) 또는 지문 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 센서부(1240)는 지문(finger print), 족문(foot finger print), 홍채(iris), 얼굴(face), 심장 박동수, 뇌파, 관절 및 맥박과 같은 생체 정보를 감지하거나 인식할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 센서부(1040)는 상술한 복수의 센서 이외에 사용자의 생체 정보나 사용자의 관절의 굽힘에 따른 정보를 감지하거나 인식할 수 있는 다양한 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서부(1040)는 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 장치(1050)는 터치 패널(touch panel)(1052), (디지털) 펜 센서(pen sensor)(1054), 키(key)(1056) 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치(1058)를 포함할 수 있다. 상기 터치 패널(1052)는, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식으로 터치 입력을 인식할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널(1052)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 정전식의 경우, 물리적 접촉 또는 근접 인식이 가능하다. 상기 터치 패널(1052)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 터치 패널(1052)은 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
상기 (디지털) 펜 센서(1054)는 예를 들면, 사용자의 터치 입력을 받는 것과 동일 또는 유사한 방법 또는 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 키(1056)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키 또는 키패드를 포함할 수 있다. 상기 초음파(ultrasonic) 입력 장치(1058)는 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치(1001)에서 마이크(예: 마이크(1088))로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있는 장치로서, 무선 인식이 가능하다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(1001)는 상기 통신부(1020)를 이용하여 이와 연결된 외부 장치(예: 컴퓨터 또는 서버)로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다.
상기 디스플레이(1060)(예: 상기 디스플레이(350))은 패널(1062), 홀로그램 장치(1064) 또는 프로젝터(1066)를 포함할 수 있다. 상기 패널(1062)은, 예를 들면, LCD(liquid-crystal display) 또는 AM-OLED(active-matrix organic light-emitting diode) 등일 수 있다. 상기 패널(1062)은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent) 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 상기 패널(1062)은 상기 터치 패널(1052)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 상기 홀로그램 장치(1064)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 상기 프로젝터(1066)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 상기 스크린은, 예를 들면, 상기 전자 장치(1001)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이(1060)는 상기 패널(1062), 상기 홀로그램 장치(1064), 또는 프로젝터(1066)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 인터페이스(1070)는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface)(1072), USB(universal serial bus)(1074), 광 인터페이스(optical interface)(1076) 또는 D-sub(D-subminiature)(1078)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(1070)는, 예를 들면, 도 3에 도시된 통신 인터페이스(360)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 인터페이스(1070)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure Digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
상기 오디오부(1080)는 소리(sound)와 전기신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 상기 오디오부(1080)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 3에 도시된 입출력 인터페이스(340)에 포함될 수 있다. 상기 오디오부(1080)는 예를 들면, 스피커(1082), 리시버(1084), 이어폰(1086) 또는 마이크(1088) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
상기 카메라(1091)는 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈(미도시), ISP(image signal processor, 미도시) 또는 플래쉬 (flash, 미도시)(예: LED 또는 xenon lamp)를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리부(1095)는 상기 전자 장치(1001)의 전력을 관리할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 전력 관리부(1095)는 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit) 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다.
상기 PMIC는, 예를 들면, 집적회로 또는 SoC 반도체 내에 탑재될 수 있다. 충전 방식은 유선과 무선으로 구분될 수 있다. 상기 충전 IC는 배터리를 충전시킬 수 있으며, 충전기로부터의 과전압 또는 과전류 유입을 방지할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 충전 IC는 유선 충전 방식 또는 무선 충전 방식 중 적어도 하나를 위한 충전 IC를 포함할 수 있다. 무선 충전 방식으로는, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등이 있으며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로 또는 정류기 등의 회로가 추가될 수 있다.
상기 배터리 게이지는, 예를 들면, 상기 배터리(1096)의 잔량, 충전 중 전압, 전류 또는 온도를 측정할 수 있다. 상기 배터리(1096)는 전기를 저장 또는 생성할 수 있고, 그 저장 또는 생성된 전기를 이용하여 상기 전자 장치(1001)에 전원을 공급할 수 있다. 상기 배터리(1096)는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
상기 인디케이터(1097)는 상기 전자 장치(1001) 혹은 그 일부(예: 상기 AP 1010)의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 상기 모터(1098)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 전자 장치(1001)는 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 상기 모바일 TV지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting) 또는 미디애플로우(media flow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
본 개시에 따른 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른 복수의 전자 장치들(예: 제1 전자 장치(1110) 및 제2 전자 장치(1130)) 사이의 통신 프로토콜(1100)을 도시한다.
도 11을 참조하면, 예를 들어, 상기 통신 프로토콜(1100)은 장치 발견 프로토콜(device discovery protocol)(1151), 기능 교환 프로토콜(capability exchange protocol)(1153), 네트워크 프로토콜(network protocol)(1155) 및 어플리케이션 프로토콜(application protocol)(1157) 등을 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 장치 발견 프로토콜(1151)은 전자 장치들(예: 제1 전자 장치(1110) 또는 제2 전자 장치(1130))이 자신과 통신 가능한 외부 전자 장치를 감지하거나 감지된 외부 전자 장치와 연결하기 위한 프로토콜일 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치(1110)(예: 전자 장치(301))는 상기 장치 발견 프로토콜(1151)을 이용하여, 상기 제1 전자 장치(1110)에서 사용 가능한 통신 방법(예: Wifi, BT 또는 USB 등)을 통해, 제2 전자 장치(1130)(예: 전자 장치(104))를 감지할 수 있다. 상기 제1 전자 장치(1110)는 상기 제2 전자 장치(1130)와의 통신 연결을 위해, 상기 장치 발견 프로토콜(1151)을 이용하여, 감지된 제2 전자 장치(1130)에 대한 식별 정보를 획득하여 저장할 수 있다. 상기 제1 전자 장치(1110)는 예를 들면, 적어도 상기 식별 정보에 기반하여, 상기 제2 전자 장치(1130)와의 통신 연결을 개설할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 상기 장치 발견 프로토콜(1151)은 복수의 전자 장치들 사이에서 상호 인증을 하기 위한 프로토콜일 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치(1110)는 적어도 하나의 제2 전자 장치(1130)와 연결을 위한 통신 정보(예: MAC(media access control) address, UUID(universally unique identifier), SSID(subsystem identification), IP(internet protocol) address)에 기반하여, 상기 제1 전자 장치(1110)와 상기 제2 전자 장치(1130) 간의 인증을 수행할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 기능 교환 프로토콜(1153)은 제1 전자 장치(1110) 또는 제2 전자 장치(1130) 중 적어도 하나에서 지원 가능한 서비스의 기능과 관련된 정보를 교환하기 위한 프로토콜일 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치(1110) 및 제2 전자 장치(1130)는 상기 기능 교환 프로토콜(1153)을 통하여, 각각이 현재 제공하고 있는 서비스의 기능과 관련된 정보를 서로 교환할 수 있다. 교환 가능한 정보는 제1 전자 장치(1110) 및 제2 전자 장치(1130)에서 지원 가능한 복수의 서비스들 중에서 특정 서비스를 가리키는 식별 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치(1110)는 상기 기능 교환 프로토콜(1153)을 통해 제2 전자 장치(1130)로부터 상기 제2 전자 장치(1130)가 제공하는 특정 서비스의 식별 정보를 수신할 수 있다. 이 경우, 제1 전자 장치(1110)는 상기 수신된 식별 정보에 기반하여, 상기 제1 전자 장치(1110)가 상기 특정 서비스를 지원할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 네트워크 프로토콜(1155)은 통신이 가능하도록 연결된 전자 장치들(예: 제1 전자 장치(1110), 제2 전자 장치(1130)) 간에, 예컨대, 서비스를 연동하여 제공하기 위하여 송수신 되는, 데이터 흐름을 제어하기 위한 프로토콜일 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치(1110) 또는 제2 전자 장치(1130) 중 적어도 하나는 상기 네트워크 프로토콜(1155)을 이용하여, 오류 제어, 또는 데이터 품질 제어 등을 수행할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 네트워크 프로토콜(1155)은 제1 전자 장치(1110)와 제2 전자 장치(1130) 사이에서 송수신되는 데이터의 전송 포맷을 결정할 수 있다. 또한, 제1 전자 장치(1110) 또는 제2 전자 장치(1130) 중 적어도 하나는 상기 네트워크 프로토콜(1155)을 이용하여 상호 간의 데이터 교환을 위한 적어도 세션(session)을 관리(예: 세션 연결 또는 세션 종료)할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션 프로토콜(1157)은 외부 전자 장치로 제공되는 서비스와 관련된 데이터를 교환하기 위한, 절차 또는 정보를 제공하기 위한 프로토콜일 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치(1110)(예: 전자 장치(301))은 상기 어플리케이션 프로토콜(1157)을 통해 제2 전자 장치(1130)(예: 전자 장치(304) 또는 서버(306))로 서비스를 제공할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 통신 프로토콜(1100)은 표준 통신 프로토콜, 개인 또는 단체에서 지정한 통신 프로토콜(예: 통신 장치 제조 업체 또는 네트워크 공급 업체 등에서 자체적으로 지정한 통신 프로토콜) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시에 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component) 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 따른 "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본 개시에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그래밍 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 하나 이상의 프로세서 (예: 상기 프로세서(320))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리(330)가 될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는, 예를 들면, 상기 프로세서(320)에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트 (sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 마그네틱 매체(Magnetic Media)와, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광기록 매체(Optical Media)와, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media)와, 그리고 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령(예: 프로그래밍 모듈)을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 개시의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
본 개시에 따른 모듈 또는 프로그래밍 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 모듈, 프로그래밍 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 전자 장치의 충전을 제어하는 명령어를 포함하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독성 저장 매체에 있어서, 전자 장치에 구비된 배터리를 충전하는 제1 명령 셋과, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 제2 명령 셋과, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전하는 제3 명령 셋을 포함을 포함할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시 예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
301: 전자 장치 310: 버스
320: 프로세서 330: 저장부
340: 입출력 인터페이스 350: 디스플레이
360: 통신 인터페이스 370: 충전 제어부
380: 배터리

Claims (25)

  1. 전자 장치의 충전 제어 방법에 있어서,
    상기 전자 장치에 구비된 배터리의 허용 전압 및 허용 전류를 획득하는 동작과,
    상기 허용 전압 및 상기 허용 전류에 근거하여 상기 배터리를 충전하는 동작과,
    상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 동작과,
    감소된 전류로 상기 배터리를 충전하는 동안에 상기 배터리와 관련된 열을 측정하는 동작과,
    상기 측정된 열에 근거하여 충전 모드를 전환하여 충전하는 동작을 포함하고,
    상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 동작을 반복적으로 수행하는 충전 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 전자 장치의 충전 제어 방법에 있어서,
    상기 전자 장치에 구비된 배터리를 충전하는 제1 동작과,
    상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 제2 동작과,
    상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전하는 제3 동작을 포함하고,
    상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 상기 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 상기 제2 동작을 반복적으로 수행하고,
    상기 충전 제어 방법은, 상기 미리 결정된 전류의 세기를 설정하는 동작을 더 포함하고,
    상기 미리 결정된 전류의 세기는 상기 배터리를 정전류(Constant Current: CC)로 충전하는 동안에 상기 배터리에서 발열되는 최대 온도와 비슷한 온도를 갖는 정전압(Constant Voltage: CV)에서의 전류 세기인 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 감소된 레벨이 최소 레벨인 경우, 충전을 종료하는 동작을 더 포함하는 충전 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 감소된 레벨의 전류 세기는 충전되는 전류의 세기를 일정한 비율로 감소시킨 세기인 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전환된 충전 모드는 상기 배터리를 정전압으로 충전하는 모드인 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  10. 전자 장치의 충전 제어 방법에 있어서,
    상기 전자 장치에 구비된 배터리를 충전하는 제1 동작과,
    상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 제2 동작과,
    상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 충전하는 제3 동작을 포함하고,
    상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 상기 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 상기 제2 동작을 반복적으로 수행하고,
    상기 충전 모드가 전환되는 시점은, 상기 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열과 상기 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 합한 값에서 주변으로 전달되는 열을 차감한 값이 0인 시점인 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열은 하기 <수학식 5>을 이용하여 계산되며,
    <수학식 5>
    Figure 112014066805228-pat00009

    상기 <수학식 5>에서 Cbat는 상기 배터리의 열 용량을 나타내며, dTbat/dt는 상기 배터리의 온도를 시간축으로 미분한 값을 나타내며, QP는 상기 배터리의 저항 성부에 의해 발생되는 열을 나타내며, QS는 상기 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 나타내며, QB는 상기 배터리의 주변으로 전달되는 열을 나타내는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리의 저항 성부에 의해 발생되는 열(QP)은 하기 <수학식 6>를 이용하여 계산되며,
    <수학식 6>
    Figure 112014066805228-pat00010

    상기 <수학식 6>에서 Ich는 상기 배터리의 충전 전류를 나타내며, Vcc는 상기 배터리의 폐쇄 회로 전압을 나타내며, Voc는 상기 배터리의 개방 회로 전압을 나타내며, Rn은 상기 배터리의 등가 저항을 나타내는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열(QS)은 하기 <수학식 7>을 이용하여 계산되며,
    <수학식 7>
    Figure 112014066805228-pat00011

    상기 <수학식 7>에서 Tbat는 상기 배터리의 온도를 나타내며, ΔS는 상기 배터리의 엔트로피 변화를 나타내는 것으로서 Voc를 시간축으로 미분한 값이며, Ich는 상기 배터리의 충전 전류를 나타내며, F는 패러데이 상수를 나타내며, 상기 Voc는 상기 배터리의 개방 회로 전압을 나타내는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리의 주변으로 전달되는 열(QB)은 하기 <수학식 8>를 이용하여 계산되며,
    <수학식 8>
    Figure 112014066805228-pat00012

    상기 <수학식 8>에서 A는 상기 배터리의 표면적을 나타내며, h는 열전달 상수를 나타내며, Tbat는 상기 배터리의 온도를 나타내며, Tamb는 주변 온도를 나타내며, Trising _ bat는 상기 배터리의 상승 온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  15. 충전을 제어하는 전자 장치에 있어서,
    배터리와,
    제어부를 포함하고, 상기 제어부는,
    상기 배터리의 허용 전압 및 허용 전류를 획득하고,
    상기 허용 전압 및 상기 허용 전류에 근거하여 상기 배터리를 충전하고,
    상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하고,
    감소된 전류로 상기 배터리를 충전하는 동안에 상기 배터리와 관련된 열을 측정하고,
    상기 측정된 열에 근거하여 충전 모드를 전환하여 충전하도록 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 동작을 반복적으로 수행하는 전자 장치.
  16. 삭제
  17. 충전을 제어하는 전자 장치에 있어서,
    배터리와,
    상기 배터리를 제1 충전하고, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는지 판단하고, 일치하면 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 제2 충전하고, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 제3 충전하는 제어부를 포함하고,상기 제어부는 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 상기 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 상기 제2 충전을 반복적으로 수행하고,
    상기 제어부는 상기 미리 결정된 전류의 세기를 설정하고,
    상기 미리 결정된 전류의 세기는 상기 배터리를 정전류(Constant Current: CC)로 충전하는 동안에 상기 배터리에서 발열되는 최대 온도와 비슷한 온도를 갖는 정전압(Constant Voltage: CV)에서의 전류 세기인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감소된 레벨이 최소 레벨인 경우, 충전을 종료하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제15 항에 있어서,
    상기 감소된 레벨의 전류 세기는 상기 충전되는 전류의 세기를 일정한 비율로 감소시킨 세기인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  22. 제15 항에 있어서,
    상기 전환된 충전 모드는 상기 배터리를 정전압으로 충전하는 모드인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  23. 충전을 제어하는 전자 장치에 있어서,
    배터리와,
    상기 배터리를 제1 충전하고, 상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는지 판단하고, 일치하면 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 제2 충전하고, 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일한 경우, 충전 모드를 전환하여 제3 충전하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 상기 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 상기 제2 충전을 반복적으로 수행하고,
    상기 제어부는 상기 배터리의 저항 성분에 의해 발생되는 열과 상기 배터리의 엔트로피 변화에 의해 발생되는 열을 합한 값에서 주변으로 전달되는 열을 차감한 값이 0인 시점에서 상기 충전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  24. 전자 장치의 충전을 제어하기 위한 명령어 셋을 포함하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독성 저장 매체에 있어서, 상기 명령어 셋은,
    상기 전자 장치에 구비된 배터리의 허용 전압 및 허용 전류를 획득하는 명령,
    상기 허용 전압 및 상기 허용 전류에 근거하여 상기 배터리를 충전하는 명령,
    상기 충전되는 배터리의 현재 전압이 미리 결정된 전압과 일치하는 경우, 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 명령,
    감소된 전류로 상기 배터리를 충전하는 동안에 상기 배터리와 관련된 열을 측정하는 명령,
    상기 측정된 열에 근거하여 충전 모드를 전환하여 충전하는 명령, 및
    상기 감소된 레벨에 해당되는 전류의 세기가 미리 결정된 전류의 세기와 동일할 때까지 충전되는 전류의 레벨을 감소시켜 충전하는 명령을 반복적으로 수행하는 명령을 포함하는 컴퓨터 가독성 저장 매체.
  25. 삭제
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