KR102547376B1 - 전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체 - Google Patents

전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체 Download PDF

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Abstract

전자 장치가 개시된다. 본 전자 장치는, 배터리의 전원을 이용하여 전자 장치의 각 구성에 전원을 공급하고, 외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면 입력받은 전원을 이용하여 배터리를 충전하는 전원부, 및, 배터리를 완충 및 방전하여 시간 및 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하고, 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응되는 충전 프로파일을 이용하여 배터리가 충전되도록 전원부를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체{ELECTRONIC APPARATUS, METHOD FOR CONTROLLING CHARGE AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용 패턴 및 배터리 상태에 대응되는 최적의 충전 프로파일로 배터리를 충전할 수 있는 전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체에 관한 것이다.
최근에는 개인이 소지하고 이동하며 사용할 수 있도록 배터리가 내장된 전자 장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 전자 장치를 이용하기 위해서는 지속적인 충전이 필요하다.
그러나 종래의 배터리 충전 방식은 배터리의 상태 및 사용 환경과 무관하게 일정한 전압/전류 방식으로 충전되고 있으며, 이에 따라 충전 시간이 오래 걸리거나 배터리 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 배터리 충전 방식은 사용자 충전 패턴과 무관하게 충전을 수행하였다. 예를 들어, 사용자가 취침 전에 배터리를 충전기에 연결한 경우, 종래에는 바로 완충 상태까지 충전이 수행되었다. 그러나 완충된 배터리는 시간이 지나면 방전하기 때문에 충전기는 계속해서 배터리를 정기적으로 충전시키게 되며, 그에 따라 불필요한 전력 소비가 발생하는 문제점이 있었다. 특히 고속으로 배터리를 충전하게 되면 완충까지 걸리는 시간이 짧기 때문에 완충된 후 충전기에서 발생하는 전력 소비가 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 사용 패턴 및 배터리 상태에 대응되는 최적의 충전 프로파일로 배터리를 충전할 수 있는 전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체를 개시한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 배터리의 전원을 이용하여 상기 전자 장치의 각 구성에 전원을 공급하고, 외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면 입력받은 전원을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 전원부, 및 상기 배터리를 완충 및 방전하여 시간 및 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하고, 상기 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응되는 충전 프로파일을 이용하여 상기 배터리가 충전되도록 상기 전원부를 제어하는 프로세서를 포함한다.
이 경우, 상기 프로세서는 상기 배터리의 충전량이 기설정된 제1 크기 이상이면 상기 배터리를 완충하고, 상기 완충된 배터리를 방전하여 방전 곡선을 생성하고, 상기 배터리가 완전 방전되면 상기 배터리를 충전하여 충전 곡선을 생성할 수 있다.
이 경우, 상기 프로세서는 기설정된 방전 속도 및 충전 속도 이하에서 상기 방전 곡선 및 상기 충전 곡선을 생성할 수 있다.
한편, 본 전자 장치는 상기 충전 곡선 및 방전 곡선의 작업 진행 상태를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 프로세서는 상기 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 상기 배터리의 용량 정보, 수명 정보, 충전 소요 시간 정보 중 적어도 하나의 배터리 상태 정보를 생성할 수 있다.
한편, 본 전자 장치는 상기 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 외부 장치에 전송하는 통신부를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 충전 곡선 및 방전 곡선의 전송에 대응하여 충전 프로파일을 수신하면, 상기 수신된 충전 프로파일을 이용하여 상기 배터리가 충전되도록 전원부를 제어할 수 있다.
한편, 상기 프로세서는 상기 생성된 충전 곡선 및 상기 생성된 방전 곡선을 이용하여 복수의 충전 모드 각각에 대응되는 복수의 충전 프로파일을 생성할 수 있다.
한편, 상기 프로세서는 상기 외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면 상기 배터리의 충전 상태 및 기저장된 사용자 패턴 정보에 기초하여 충전 모드를 결정하고, 상기 결정된 충전 모드에 대응되는 충전 프로파일로 상기 배터리가 충전되도록 전원부를 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 충전 모드는 고속 충전 모드, 수명 연장 모드 및 절전 충전 모드 중 적어도 하나를 포함한다.
이 경우, 상기 고속 충전 모드는 상기 배터리의 충전 상태에 따라 복수의 충전 구간을 구분하고, 상기 구분된 충전 구간마다 서로 다른 목표 전압 및 '상기 서로 다른 목표 전압과 기설정된 소비 전력'에 의해 결정되는 목표 전류가 상기 배터리에 제공되도록 하는 충전 프로파일을 이용하는 충전 모드일 수 있다.
한편, 상기 수명 연장 모드는 상기 배터리의 수명을 고려하여 디폴트 충전 프로파일의 전류 변동 시점이 가변된 충전 프로파일을 이용하는 충전 모드일 수 있다.
한편, 상기 절전 충전 모드는 충전 유휴 구간을 갖는 충전 프로파일을 이용하는 충전 모드일 수 있다.
이 경우, 상기 충전 유휴 구간은 기설정된 충전 종료 시점 및 상기 배터리의 충전에 필요한 시간에 따라 결정되는 구간일 수 있다.
한편, 상기 충전 유휴 구간은, 상기 배터리의 충전 초기에 배치되거나, 상기 배터리의 충전 용량이 기설정된 용량을 초과하는 경우에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 제어 방법은 배터리를 완충 및 방전하여 시간 및 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 단계, 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 충전 프로파일을 생성하는 단계, 및 상기 생성된 충전 프로파일을 이용하여 상기 배터리에 정전압 또는 정전류를 제공하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 단계는 상기 배터리의 충전량이 기설정된 제1 크기 이상이면 상기 배터리를 완충하고, 상기 완충된 배터리를 방전하여 방전 곡선을 생성하고, 상기 배터리가 완전 방전되면 상기 배터리를 충전하여 충전 곡선을 생성할 수 있다.
한편, 상기 충전하는 단계는 외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면 상기 배터리의 충전 상태 및 기저장된 사용자 패턴 정보에 기초하여 충전 모드를 결정하고, 상기 결정된 충전 모드에 대응되는 충전 프로파일로 상기 배터리를 충전할 수 있다.
이 경우, 상기 충전 모드는 상기 배터리의 충전 상태에 따라 복수의 충전 구간을 구분하고, 상기 구분된 충전 구간마다 서로 다른 목표 전압 및 '상기 서로 다른 목표 전압과 기설정된 소비 전력'에 의해 결정되는 목표 전류가 상기 배터리에 제공되도록 하는 충전 프로파일을 이용하는 고속 충전 모드를 포함할 수 있다.
한편, 상기 충전 모드는 기설정된 충전 종료 시점 및 상기 배터리의 충전에 필요한 시간에 따라 결정되는 충전 유휴 구간을 갖는 충전 프로파일을 이용하는 절전 충전 모드를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서, 상기 프로그램이 구동되면 배터리를 완충 및 방전하여 시간 및 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 단계, 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 충전 프로파일을 생성하는 단계, 및 상기 생성된 충전 프로파일을 이용하여 상기 배터리에 정전압 또는 정전류를 제공하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 제어 방법이 실행된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도,
도 2는 도 1의 전원부의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 실시 예에 따른 충전 프로파일을 생성하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 생성된 충전 프로파일의 예를 도시한 도면,
도 5 내지 도 7은 본 실시 예에 따른 충전 프로파일을 생성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 8 내지 도 10은 절전 충전 모드를 설명하기 위한 도면,
도 11은 제2 실시 예에 따른 전원부의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 13은 도 12의 방법을 보다 구체적으로 도시한 흐름도, 그리고
도 14는 다른 실시 예에 따른 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다." 또는 "구성되다." 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.
실시예에 있어서 ‘모듈’ 혹은 ‘부’는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 ‘모듈’ 혹은 복수의 ‘부’는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 ‘모듈’ 혹은 ‘부’를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 통신 인터페이스부(110), 디스플레이부(120), 사용자 조작부(130), 저장부(140), 프로세서(150) 및 전원부(200)를 포함한다. 여기서, 전자 장치(100)는 배터리를 이용하여 동작하는 휴대용 TV, 노트북, 태블릿, MP3 player, 스마트폰, 휴대전화, PMP 등일 수 있다.
통신 인터페이스부(110)는 전자 장치(100)를 외부 장치(미도시)에 연결하기 위해 형성되고, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷망을 통해 외부 장치에 접속되는 형태뿐만 아니라, 이동 통신(예를 들어, GSM, UMTS, LTE, WiBRO 등) 방식에 의해서 접속될 수 있다.
통신 인터페이스부(110)는 컨트롤러에서 생성한 충전 곡선 및 방전 곡선을 외부 장치(미도시)에 전송할 수 있다. 또는, 통신 인터페이스부(110)는 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응되는 배터리 상태 정보를 외부 장치(미도시)에 전송할 수도 있다. 그리고 통신 인터페이스부(110)는 전달된 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응하거나 배터리 상태 정보에 대응하는 충전 프로파일을 외부 장치로부터 수신할 수 있다. 한편, 구현시에는 통신 인터페이스부(110)는 복수의 충전 모드에 대응되는 복수의 충전 프로파일을 수신할 수 있다. 여기서 충전 프로파일은 충전 방식(Constant Current 방식, Constant Voltage 방식), 목표 전압 및 목표 전류를 나타내는 단계적으로 나타낸 것이다.
디스플레이부(120)는 전자 장치(100)에서 발생하는 각종 정보를 표시할 수 있다. 디스플레이부(120)는 CRT, LCD, OLED, AMOLED 등과 같은 영상을 표시하는 장치로 구현될 수 있으며, 후술할 사용자 조작부(130)의 기능을 함께 수행하는 터치 스크린으로도 구현될 수 있다.
디스플레이부(120)는 배터리의 충전 상태를 표시한다. 이때, 디스플레이부(120)는 예상 충전 완료 시간 정보를 표시할 수 있다.
그리고 디스플레이부(120)는 배터리의 정밀 스캔이 필요함을 알리는 알림 메시지 또는 정밀 스캔의 수행 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 UI(User Interface)를 표시할 수 있다. 여기서 정밀 스캔은 배터리를 기설정된 속도로 충전, 방전하여 시간 및 충전량을 나타내는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 동작을 의미한다.
그리고 배터리의 정밀 스캔 작업 중에, 디스플레이부(120)는 작업 진행 상태(정밀 스캔의 진행 시간, 예상 소요 시간, 예상 종료 시간 등의 시간 정보의 현재 작성 상태 정보 등)를 표시할 수 있다.
그리고 디스플레이부(120)는 정밀 스캔 작업이 완료되면, 완료 사실을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이부(120)는 정리 스캔 결과, 즉 배터리 상태 정보(배터리 용량, 예상 수명 정보 등)를 표시할 수 있다.
그리고 디스플레이부(120)는 사용자로부터 사용 패턴을 입력받기 위한 UI를 표시할 수 있다. 여기서 사용자의 사용 패턴 중 하나는 사용자가 원하는 완충 완료 시점으로, 사용자로부터 직접 입력받을 수 있다. 한편, 구현시에는 전자 장치(100)에 설정된 알람 시간 또는 기저장된 이벤트 발생 정보(전자 장치(100)와 어댑터(10)와의 분리 이벤트 발생 시간 등) 등을 이용할 수도 있다.
사용자 조작부(130)는 전자 장치(100)에서 지원하는 각종 기능을 사용자가 설정 또는 선택할 수 있는 다수의 기능키를 구비하며, 사용자로부터 각종 명령을 입력받을 수 있다. 이러한 사용자 조작부(130)는 키보드, 마우스, 터치 패드, 버튼과 같은 입력 장치로 구현되거나 상술한 디스플레이부(120)의 기능을 함께 수행할 수 있는 터치 스크린으로 구현될 수도 있다.
사용자 조작부(130)는 배터리의 정밀 스캔 명령을 입력받을 수 있다. 또한, 사용자 조작부(130)는 배터리 충전 패턴에 대한 정보를 시간 정보로 입력받을 수 있다. 구현시에 이러한 시간 정보는 전자 장치(100)에 설정된 알람 정보를 이용할 수 있으며, 사용자의 행위(예를 들어, 전자 장치를 분리하는 시간)를 기록하여 이용할 수 있다.
저장부(140)는 전자 장치(100)가 작동하는 동안 프로세서(150)가 필요로 하는 프로그램과 데이터를 저장하고 있는 기억장치이다. 저장부(140)는 프로세서(150)의 명령에 의하여 기억된 장소에 직접 접근하여 쓰고 읽을 수 있다.
그리고 저장부(140)는 전자 장치(100)의 구동을 위한 프로그램을 저장한다. 구체적으로, 저장부(140)는 전자 장치(100)의 구동시 필요한 각종 명령어의 집합인 프로그램을 저장할 수 있다. 이와 같은 저장부(140)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드 디스크(HDD), SSD(Solid State Disk or Solid State Drive) 등일 수 있다.
그리고 저장부(140)는 본 실시 예에 따른 충전 방식을 지원하도록 하는 충전 애플리케이션을 저장할 수 있다. 여기서 충전 애플리케이션은 외부 어댑터가 전자 장치(100)에 연결되면 자동으로 구동될 수 있으며, 충전 애플리케이션의 제어에 의해 후술할 전원부(200)는 배터리의 정밀 스캔 동작을 수행하거나 본 실시 예에 따른 충전 방식으로 배터리를 충전할 수 있다.
그리고 저장부(140)는 충전 프로파일에 대한 룩업 테이블을 저장하고 있을 수 있다. 여기서 룩업 테이블은 복수의 상태 정보 및 복수의 상태 정보에 대응되는 충전 테이블 값을 저장하는 매핑 테이블이다. 이러한 룩업 테이블은 상술한 충전 애플리케이션에 의하여 관리될 수 있다. 즉, 상술한 충전 애플리케이션은 외부 서버와 통신을 수행하여 상술한 룩업 테이블을 수신하여 저장부(140)에 저장할 수 있으며, 주기적으로 상술한 룩업 테이블을 업데이트할 수도 있다.
프로세서(150)는 전자 장치(100) 내의 각 구성의 제어를 수행한다. 구체적으로, 프로세서(150)는 연산 동작을 수행하는 적어도 하나의 프로세서(processor) 등일 수 있으며, 턴-온 명령이 입력되어 전원이 공급되면, 롬(ROM)에 저장된 명령에 따라 저장부(140)에 저장된 운영체제(O/S)를 램(RAM)에 로딩하여 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, 프로세서(150)는 사용자 조작부(130)를 통하여 입력된 사용자 명령에 대응되는 동작(또는 서비스)이 수행되도록 전자 장치(100)를 제어할 수 있다. 그리고 프로세서(150)는 동작 또는 서비스 수행에 따른 화면이 표시되도록 디스플레이부(120)를 제어할 수 있다.
그리고 프로세서(150)는 유선 방식으로 어댑터가 연결되거나, 무선 충전 방식을 지원하는 어댑터로부터 연결 신호를 입력받으면, 상술한 충전 애플리케이션을 구동할 수 있으며, 해당 충전 애플리케이션이 결정한 충전 방식에 따라 전원부(200)의 배터리 충전 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 해당 충전 애플리케이션은 충전 방식(CC 방식, CV 방식), 목표 전압, 및 목표 전류 등을 결정할 수 있으며, 충전 과정 상의 유휴 구간(또는 유휴 시간)을 결정할 수도 있다. 본 실시 예에 따른 구체적인 충전 방식에 대해서는 도 2 및 도 3을 이용하여 후술한다.
그리고 프로세서(150)는 배터리의 스캔이 필요한지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 기설정된 주기(예를 들어, 1 개월)가 도래하였으며, 스캔 작업을 수행할 시간인 경우에 배터리의 스캔이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 프로세서(150)는 기설정된 조건이 만족하면 바로 배터리의 정밀 스캔을 수행할 수 있으며, 사용자 확인 요청이 수행되도록 디스플레이부(120)를 제어할 수 있다.
한편, 프로세서(150)는 시간 조건뿐만 만족하더라도 배터리의 상태가 기설정된 조건인 경우에만 정밀 스캔이 수행되도록 할 수 있다. 구체적으로, 정밀 스캔 작업 이후에 사용자가 전자 장치를 바로 이용하기 위해서 정밀 스캔 작업 이후에 배터리 상태는 완충 상태인 것이 바람직하다. 즉, 완충 상태에서 방전 동작을 수행하여 방전 곡선을 생성하고, 이후에 충전 동작을 수행하여 충전 곡선을 생성하는 것이 바람직하다. 그리고 방전 동작을 먼저 수행하기 위해서는 배터리가 완충 상태여야 하는바, 결론적으로 배터리의 스캔 동작은 배터리가 완충 상태에 가까운 상태에서 수행되는게 바람직하다. 따라서, 프로세서(150)는 배터리의 충전 상태가 기설정된 충전 상태(예를 들어, 80%)인 경우에 정밀 스캔 작업을 수행할 수도 있다.
한편, 이상에서는 정밀 스캔이 기설정된 조건이 만족되면 자동으로 수행되는 것으로 설명하였지만, 구현시에 프로세서(150)는 사용자의 수동 명령에 기초하여서도 배터리의 정밀 스캔 작업을 수행할 수도 있다.
그리고 프로세서(150)는 충전 곡선 및 방전 곡선이 생성되면, 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응되는 충전 프로파일을 생성할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응되는 배터리 상태 정보를 산출하고, 산출된 배터리 상태 정보에 기초하여 배터리 충전 프로파일을 생성할 수 있다. 이때, 프로세서(150)는 배터리 충전 프로파일의 생성을 위하여, 복수의 상태 정보 및 복수의 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일에 대한 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 이러한 룩업 테이블은 저장부(140)에 저장되어 있을 수 있다.
또한 프로세서(150)는 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 외부 장치에 전송되도록 통신 인터페이스부(110)를 제어하고, 외부 장치로부터 충전 프로파일을 수신하여 이용할 수 있다. 구현시에는 충전 곡선 및 방전 곡선 대신에 배터리 상태 정보를 전송하고, 배터리 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일을 수신하여 이용할 수도 있다.
또한 프로세서(150)는 외부 어댑터가 연결되면 충전 모드를 결정한다. 구체적으로, 프로세서(150)는 외부 어댑터가 연결되면 배터리의 충전 상태와 기저장된 사용자 패턴 정보에 기초하여 충전 모드를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(150)는 사용자의 충전 패턴에 기초하여 절전 충전 모드를 이용할지 고속 충전 모드 또는 수명 연장 모드를 이용할지를 우선 결정할 수 있다. 만약 고속 충전 모드 또는 수명 연장 모드를 이용하는 경우, 프로세서(150)는 배터리의 충전 상태에 기초하여 고속 충전 모드로 진행할지 수명 연장 모드를 이용할지를 결정할 수 있다.
예를 들어, 배터리의 충전 상태가 50% 미만이고 현재 시간이 낮시간이면, 프로세서(150)는 충전 모드를 고속 충전이 필요한 고속 충전 모드로 결정할 수 있다. 여기서 고속 충전 모드는 최대 효율로 배터리를 충전할 수 있도록 멀티 스탭 기반의 충전 프로파일을 이용하는 충전 모드다. 여기서 멀티 스탭 기반의 충전 프로파일은 전체 충전 구간이 복수의 충전 구간으로 구분되며, 각 충전 구간마다 서로 다른 목표 전압 및 '서로 충전 목표 전압과 기설정된 소비 전력'에 의하여 결정된 목표 전류가 배터리에 제공되도록 하는 충전 프로파일이다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
한편, 배터리의 충전 상태가 대략 70% 이상이면 프로세서(150)는 고속 충전이 필요 없는 일반 충전 모드로 결정할 수 있다. 여기서 일반 충전 모드는 배터리의 수명 상태가 고려되어 생성된 프로파일이다. 이러한 일반 충전 모드 시에 이용되는 충전 프로파일은 종래의 일반적인 프로파일과 유사하나 목표 전류 및 목표 전류 인가 시점이 배터리 상태에 최적화된 것이다.
한편, 배터리의 충전 상태가 50% 미만이고 현재 시간이 밤늦은 시간이면, 프로세서(150)는 충전 모드를 절전 충전 모드로 결정할 수 있다. 여기서 절전 충전 모드는 충전 동작이 수행되지 않은 유휴 구간을 갖는 충전 프로파일이다. 이에 대해서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 후술한다.
그리고 프로세서(150)는 결정된 충전 모드에 대응되는 충전 프로파일을 기초로 충전 동작이 수행되도록 전원부(200)를 제어할 수 있다.
전원부(200)는 외부로부터 제공되는 전원(예를 들어, 어댑터 전원) 및 전지부(230)에 충전된 전원을 이용하여 전자 장치(100) 내의 각 구성에 전원을 공급한다. 구체적으로, 전원부(200)는 어댑터가 연결되어 있으면, 어댑터로부터 제공되는 전원을 전자 장치(100)의 각 구성에 제공할 수 있다.
이 경우, 배터리의 충전이 필요하면, 전원부(200)는 배터리를 충전할 수 있다. 구체적으로, 전원부(200)는 결정된 충전 프로파일을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
한편, 어댑터가 연결되어 있지 않았으면, 전원부(200)는 배터리에 충전된 전원을 전자 장치(100) 내의 각 구성에 공급할 수 있다. 전원부(200)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 사용 패턴 및 배터리 상태에 따라 최적의 충전 프로파일을 이용하여 배터리를 충전하는바 배터리의 수명은 늘리고, 충전 시간을 줄일 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 사용 패턴을 고려하여 유휴 구간을 가지고 배터리를 충전하는바, 배터리 완충 이후에 충전기에서 발생하는 전력 소비를 줄일 수 있다.
한편, 도 1을 도시하고 설명함에 있어서, 전원부가 전자 장치(100) 내부의 구성으로 도시하고 설명하였지만, 전원부는 전자 장치(100)와 구별되는 독자적인 장치로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 전원부는 일반적인 전자 장치의 전원을 제공하는데 사용되는 휴대용 보조배터리일 수도 있다. 이 경우, 상술한 프로세서의 충전 프로파일의 생성동작은 전원부에서 수행할 수 있다.
한편, 도 1을 도시하고 설명함에 있어서, 전자 장치를 구성하는 간단한 구성에 대해서만 도시하고 설명하였지만, 구현시에는 다양한 구성이 추가로 구비될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치가 방송신호를 수신하여 표시하는 텔레비전의 경우, 방송신호를 수신하기 위한 튜너, 영상을 처리하기 위한 디코더 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 도 1을 설명함에 있어서, 프로세서(150)가 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하고, 충전 프로파일을 생성하고, 전원부(200)는 프로세서(150)에서 생성한 충전 프로파일을 이용만 하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 전원부(200)가 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하고, 충전 프로파일을 생성할 수도 있다. 이와 같은 예에 대해서는 도 2를 참조하여 이하에서 자세히 설명한다.
도 2는 도 1의 전원부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전원부(200)는 입력부(210), 충전 회로부(220), 전지부(230), 출력부(240) 및 컨트롤러(250)로 구성될 수 있다. 이러한 전원부(200)는 전자 장치(100) 내의 일 구성으로 구현될 수도 있으며, 독자적인 장치(예를 들어, 휴대용 배터리 장치)로 구현될 수 있다. 이러한 경우, 전원부(200)는 전원 공급장치, 배터리 장치 등으로 지칭될 수도 있다.
입력부(210)는 외부의 어댑터(10)로부터 DC 전원을 입력받는다. 이때, 입력부(210)는 외부의 어댑터(10)와 물리적으로 연결되기 위한 단자를 구비할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 외부의 어댑터(10)로부터 DC 전원을 입력받는 것으로 설명하였지만, AC 전원을 입력받을 수 있다. 이 경우, 후술한 충전 회로부(220)는 입력된 AC 전원을 DC 전원으로 변환하기 위한 정류 회로를 구비할 수 있다.
충전 회로부(220)는 외부 어댑터(10)로부터 전원을 입력받으면, 입력받은 전원을 이용하여 전지부(230)의 배터리를 충전한다. 구체적으로, 충전 회로부(220)는 DC-DC 컨버터(구체적으로, 벅 타입 컨버터) 등을 포함하여, 후술할 컨트롤러(250)의 제어에 따라 입력부(210)에서 제공하는 DC 전원을 기설정된 크기의 정전류로 변환하여 배터리에 제공하거나, 기설정된 크기의 정전압으로 변환하여 배터리에 제공할 수 있다.
이때, 충전 회로부(220)는 후술할 충전 구간마다 다른 정전류를 배터리에 제공할 수 있다. 여기서 정전류란 고정된 전류 값으로 전원을 제공하는 것으로, 전압값은 배터리의 상태에 따라 가변될 수 있다. 그리고 정전압은 고정된 전압값으로 전원을 제공하는 것으로, 이때 제공되는 전류는 배터리의 상태에 따라 가변될 수 있다.
전지부(230)는 이차 전지인 배터리를 포함하고, 충전 회로부(220)를 통하여 제공받은 정전류 또는 정전압으로 이차 전지인 배터리가 충전된다. 여기서 배터리는 니켈 전지, 카드늄 전지, 니켈-카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 리튬이온 전지, 리튬이온폴리머 전지 등일 수 있다.
그리고 전지부(230)는 출력부(240)를 통하여 전자 장치(100) 내의 각 구성에 전원을 공급할 수 있다.
출력부(240)는 전자 장치(100) 내의 각 구성에 전원을 공급한다. 구체적으로, 출력부(240)는 입력부(210)를 통하여 입력된 전원 또는 전지부(230)의 전원을 선택적으로 전자 장치(100) 내의 각 구성에 공급하거나, 입력부(210)를 통하여 입력된 전원 및 전지부(230)의 전원을 함께 전자 장치(100) 내의 각 구성에 공급할 수 있다.
컨트롤러(250)는 전원부(200) 내의 각 구성에 대한 제어를 수행한다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 기저장된 동작 알고리즘 또는 메모리 소자에 저장된 동작 알고리즘을 로딩하여 동작 가능한 CPU, ASIC 등의 프로세서로 구현될 수 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 배터리의 스캔이 필요한지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 기설정된 주기(예를 들어, 1 개월)가 도래하였으며, 스캔 작업을 수행할 시간이라면, 컨트롤러(250)는 배터리의 스캔이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 컨트롤러(250)는 배터리 스캔이 필요한 것으로 판단되면 프로세서(150)에 스캔 동작이 수행되어야 함을 알람으로 알려 사용자 확인이 수행되도록 할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 컨트롤러(250)가 배터리 스캔의 필요 여부를 판단하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는느 프로세서(150)에서 이러한 동작을 수행할 수도 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 배터리의 정밀 스캔 작업을 수행한다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 기설정된 속도로 배터리를 충전 및 방전하여 충전 곡선과 방전 곡선을 생성할 수 있다. 여기서 기설정된 속도는 1C 이하의 속도일 수 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 충전 곡선 및 방전 곡선이 생성되면, 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응되는 충전 프로파일을 생성할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 충전 곡선 및 방전 곡선에 대응되는 배터리 상태 정보를 산출하고, 기저장된 룩업 테이블을 이용하여 산출된 배터리 상태 정보에 대응되는 배터리 충전 프로파일을 생성할 수 있다. 또는 컨트롤러(250)는 생성된 충전 곡선과 방전 곡선을 외부 장치에 전송하거나 산출된 배터리 상태 정보를 외부 장치에 전송하고, 외부 장치로부터 충전 프로파일을 제공받을 수 있다.
이때, 컨트롤러(250)는 복수의 충전 프로파일을 생성할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 고속 충전을 위한 고속 충전 프로파일, 고속 충전이 아닌 상황에서 이용되는 수명 고려 충전 프로파일, 충전 유휴 구간을 갖는 절전 충전 프로파일 등을 생성할 수 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 전지부(230)의 충전 상태를 감지한다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 배터리의 전압, 배터리의 충전용량 등을 감지할 수 있다. 그리고 컨트롤러(250)는 감지된 충전 상태를 프로세서(150)에 제공할 수 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 어댑터(10)로부터 전원 입력 여부를 감지하고, 어댑터(10)가 연결된 경우, 배터리의 충전 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(250)의 배터리의 전압값 또는 충전 상태가 기설정된 상태 이상이면 어댑터(10)가 연결된 경우라도 충전을 수행하지 않는 것으로 결정하고, 기설정된 상태 미만이면 어댑터(10)에서 제공되는 전원을 통하여 배터리가 충전되도록 충전 회로부(220)를 제어할 수 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 어댑터(10)가 연결되고 배터리를 충전하는 것으로 결정되면, 충전 모드를 결정한다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 외부 어댑터가 연결되면 배터리의 충전 상태 기저장된 사용자 패턴 정보에 기초하여 충전 모드를 결정할 수 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 결정된 충전 모드에 대응되는 충전 프로파일을 기초로 충전 동작이 수행되도록 충전 회로부(220)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 고속 충전 모드 시에 복수의 충전 구간 중 현재 배터리의 충전 상태에 대응되는 충전 구간을 결정하고, 결정된 충전 구간에 대응되는 목표 전압 및 목표 전류를 결정할 수 있다. 여기서 각 충전 구간은 서로 다른 목표 전압 및 목표 전류를 가질 수 있다.
예를 들어, 배터리의 완충 전압이 10V이고, 최저 전압이 7V인 경우, 컨트롤러(250)는 10V보다 낮은 전압값들로 구성되는 복수의 충전 구간(예를 들어, 8V, 9V, 10V)을 결정할 수 있다. 배터리의 완충 전압은 배터리의 종류 및 결합 방식에 따라 달라질 수 있는바, 이러한 값들은 예시에 불가하며, 변경될 수 있다. 또한, 상술한 예에서는 충전 구간을 3개의 구간을 구분하였으나, 2개의 구간만으로 충전 구간을 구분할 수 있으며, 4개 이상의 구간으로 구분할 수도 있다.
그리고 컨트롤러(250)는 결정된 목표 전압에 대응되는 목표 전류를 결정한다. 여기서 목표 전류는 결정된 목표 전압과 기설정된 소비 전력에 의해 결정되는 값으로, 기설정된 소비 전력에 목표 전압을 나눠 목표 전류를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기설정된 소비 전력이 80W이고, 결정된 목표 전압이 8V라면, 컨트롤러(250)는 80/8=10A를 목표 전류로 결정할 수 있다. 또는 결정된 목표 전압이 10V라면, 컨트롤러(250)는 80/10=8A를 목표 전류로 결정할 수 있다.
컨트롤러(250)는 상술한 과정에 의해 결정된 목표 전압 및 목표 전류에 대응되는 정전류가 배터리에 제공되도록 충전 회로부(220)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(250)는 충전 상태에 대응되는 제1 목표 전압까지 제1 정전류가 배터리에 제공되도록 충전 회로부(220)를 제어하고, 제1 목표 전압이 달성되면 제1 목표 전압보다 높은 제2 목표 전압까지 제1 정전류보다 작은 제2 정전류가 배터리에 제공되도록 충전 회로부(220)를 제어할 수 있다.
그리고 정전류의 제공에 의하여 배터리의 전압이 포화되어 특정의 전압을 유지하게 되면, 컨트롤러(250)는 배터리에 정전압이 제공되도록 충전 회로부(220)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(250)는 기존의 CC, CV 충전 방식과 동일하게 정전류 충전 이후에 CV 방식으로 배터리를 충전할 수 있다.
한편, 충전 모드가 절전 충전 모드인 경우, 컨트롤러(250)는 기설정된 충전 종료 시점 및 배터리 충전에 필요한 시간에 따라 충전 유휴 구간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(250)는 도 9와 같이 사용자의 사용 시점에 완충이 되도록 충전 개시 시간을 결정하고, 충전 개시 시간 때까지 충전 동작이 수행되지 않도록 충전 회로부(220)를 제어하고, 충전 개시 시간부터는 충전 프로파일에 따른 충전이 수행되도록 충전 회로부(220)를 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 전원부(200)는 사용 패턴 및 배터리 상태에 따라 최적의 충전 프로파일을 이용하여 배터리를 충전하는바 배터리의 수명을 늘리고, 충전 시간을 줄일 수 있다. 또한, 전원부(200)는 사용 패턴을 고려하여 유휴 구간을 가지고 배터리를 충전하는바, 배터리 완충 이후에 충전기에서 발생하는 전력 소비를 줄일 수 있다.
한편, 도 2를 도시하고 설명함에 있어서, 전원부(200)가 유선 방식으로 전원을 입력받아 배터리를 충전하는 동작만을 설명하였지만, 최근에는 무선 충전 방식이 이용된다는 점에서, 무선 충전 방식으로 배터리를 충전할 수도 있다. 이와 같은 실시 예에 대해서는 도 11을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 프로파일을 생성하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 정밀 스캔을 수행할 시점인지를 판단한다(S310). 구체적으로, 기설정된 주기가 도래하였고, 배터리의 충전 상태가 기설정된 상태이면 정밀 스캔을 진행하는 것으로 결정할 수 있다.
정밀 스캔을 진행하는 것으로 결정되면, 선행적으로 배터리를 완충한다. 그리고 완충 및 방전 동작을 통하여 배터리를 분석한다(S320). 구체적으로 배터리를 기설정된 속도(예를 들어, 1C 이하)로 방전하여 방전 곡선을 생성할 수 있다. 그리고 배터리가 완전 방전 또는 기설정된 충전 용량(예를 들어, 1% 이하)이 되면 기설정된 속도로 충전되도록 전원(정전류 또는 정전압)을 제공하여 충전 곡선을 생성할 수 있다. 여기서 방전 곡선 및 충전 곡선은 시간에 대한 배터리 충전 상태를 나타내는 값들의 집합이다. 이상에서는 곡선이라는 용어로 방전 곡선 및 충전 곡선을 나타냈지만, 구현시에 방전 곡선 및 충전 곡선은 그래프가 아닌 테이블 값으로 나타낼 수도 있다.
상술한 방전 곡선 및 충전 곡선에 대한 값들을 데이터 베이스화하여 저장하고(S330), 데이터 베이스화하여 저장된 방전 곡선과 충전 곡선을 이용하여 충전 프로파일을 생성한다(S340). 구체적인 생성 방법에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 후술한다.
그리고 사용자의 사용 작업 환경을 반영하여 충전 프로파일을 수정하거나 상술한 작업을 주기적으로 사용하여 배터리의 성능 감소를 확인하고, 이를 다시 반영하여 충전 프로파일을 생성할 수 있다(S350, S360).
이와 같이 본 실시 예에서는 디폴트로 제공되는 충전 프로파일을 이용하는 것이 아니라, 현재 배터리 상태를 정밀 스캔하여 생성된 충전 프로파일을 이용하는바 더욱 최적화된 충전 동작을 수행할 수 있게 된다.
예를 들어, 배터리는 사용 횟수가 증가함에 따라 수명은 감소 된다. 그리고 그에 따라 충전에 필요한 최적의 정전류 및 전압값은 가변 된다. 그러나 종래에는 초기에 제공되는 하나의 충전 프로파일만을 이용하여 충전을 수행하는바, 일정 시간 이후에 노후화된 배터리에서 해당 충전 프로파일의 이용은 배터리의 수명을 더욱 악화시킬 수 있었다. 그러나 본원은 배터리의 상태 변화에 대응되는 충전 프로파일을 이용하는바 배터리의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 변화된 배터리 상태에 최적의 충전 프로파일이 이용되는바 충전 속도 또한 향상될 수 있다.
도 4는 생성된 충전 프로파일의 예를 도시한 도면이다.
도 4a는 충전 횟수에 따른 배터리의 용량 변화를 도시한 도면이고, 도 4b는 수명 5% 감소된 경우의 변환된 충전 프로파일을 도시한 도면이고, 도 4c는 수명이 15% 감소된 경우의 변환된 충전 프로파일을 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 배터리는 충전 횟수가 증가할수록 충전 용량이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
한편, 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 경우, 생성된 충전 곡선과 방전 곡선을 이용하여 배터리의 충전 용량을 알 수 있다. 만약 이러한 동작이 주기적으로 수행된 경우, 초기 저장된 충전 용량과 현재 측정된 충전 용량을 상호 비교하면 얼마나 충전 용량의 변화를 알 수 있으며, 배터리의 수명도 예측이 가능하다.
전원부(200)는 변환된 충전 용량에 대응하여 신규 충전 프로파일을 생성할 수 있다. 구체적으로, 도 4b 및 도 4c를 참조하면 종래에는 변환된 충전 용량과 무관하게 동일한 충전 프로파일(410, 430)이 이용되나, 본 실시 예에서는 충전 용량의 변화에 따라 충전 프로파일(420, 440)이 변경되는 것임을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 실시 예에서는 배터리의 용량 변화를 감지하고, 그에 따라 배터리의 충전 프로파일을 변경하여 이용하는바, 현 상태에서 더욱 최적화된 충전 속도를 가질 수 있다. 또한, 변경된 배터리 상태에 무리 되지 않은 방식으로 충전이 수행되는바 배터리 수명을 향상할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 실시 예에 따른 충전 프로파일을 생성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 5 및 도 6은 시간에 대한 충전량(510, 610) 및 전류 곡선(520, 620)을 도시한 도면이다. 여기서 전류 곡선(520, 620)은 컷오프 전압에 도달하는 전류의 크기를 나타내는 그래프이고, 충전량(510, 610)은 음극전극에서 측정된 충전량을 나타내는 그래프이다.
먼저, 가능한 충전 전류량에 따른 컷오프 전압에 도달하는 시간을 찾는다.
컷오프 전압에 도달하는 시간을 찾으면 디자인 곡선을 도 5 및 도 6과 같이 그리고, 수치상 접근법(numerical approach)을 이용하여 교점을 찾는다.
교점을 찾은 이후에 현재 배터리 상태와 목표 배터리 상태가 같은지를 판단하고, 동일하지 않다면 상술한 과정을 반복한다.
만약 현재 배터리 상태와 목표 배터리 상태가 같으면, 증강된 목표 정전류 목표 시간을 결정하고, 도 7과 같이 최적의 충전 프로파일을 생성할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 절전 충전 모드를 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 8은 종래의 일반적인 충전 프로파일을 이용한 경우의 충전 상태를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 사용자가 취침 전에 전자 장치를 충전기에 연결하면, 전자 장치는 연결되자마자 디폴트 충전 프로파일을 이용하여 충전을 배터리가 완충될 때까지 수행된다(810).
배터리의 완충 이후에 전자 장치는 배터리를 소모하고, 배터리의 충전 상태가 기설정된 상태(예를 들어, 95%) 이하로 떨어지게 되면 종래에는 자동으로 배터리를 충전하는바, 완충 시점에서 사용자의 사용 시점 사이에 간헐적인 충전 동작이 수행된다(820). 즉, 완충된 이후에도 충전기에서 불필요한 전력 소비가 발생하게 된다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절전 충전 모드의 충전 방식을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 사용시점이 기설정되어 있으며, 전자 장치(100)가 충전에 걸리는 시간을 알고 있는 경우, 전자 장치(100)는 충전기에 연결된 상태에서 바로 충전이 수행되지 않고 유휴 구간을 갖는다(910). 여기서 사용시점은 사용자가 설정한 알람 시점 또는 사용자가 지적한 설정한 시간 정보일 수 있다.
그리고 유휴 구간 이후에 기설정된 충전 개시 시점에 도래하면, 배터리에 대한 충전을 수행한다(S920). 이에 따라 충전 완료 시점은 사용자의 사용 시점과 동일하게 되고, 충전 이후의 불필요한 충방전 동작이 수행되지 않아 전력 소비를 줄일 수 있게 된다.
한편, 이상에서는 유휴 구간이 초기 구간에 배치되는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 중간에 배치될 수 있다. 구체적으로, 사용자는 갑작스럽게 전자 장치를 이용할 수도 있다. 이에 따른 충전 방식은 도 10과 같다.
도 10을 참조하면, 전자 장치(100)의 배터리 상태가 기설정된 상태(예를 들어, 50%) 이하이면, 우선적으로 기설정된 상태까지 충전 동작을 수행한다(1010). 그리고 이후에 동작은 도 9와 같다. 구체적으로, 사용자의 사용시점이 기설정되어 있는바, 기설정된 사용시점과 남은 충전시간을 고려하여, 1차적인 충전 이후에 충전 개시 시점까지 충전을 수행하지 않고(1020), 충전 개시 시점에 도래하면 2차 충전을 수행한다(1030). 즉, 사용시점에서 50~100%까지 충전하는데 소요되는 시간 전에 충전 개시가 수행된다.
이에 따라 도 10의 경우도 배터리의 충전 완료 시점은 사용자의 사용 시점과 동일하게 되고, 충전 이후의 불필요한 충방전 동작은 수행되지 않아 전력 소비를 줄일 수 있게 된다.
도 11은 제2 실시 예에 따른 전원부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 전원부(200')는 입력부(210), 충전 회로부(220), 전지부(230), 출력부(240), 컨트롤러(250), 무선 충전부(260)로 구성될 수 있다.
입력부(210), 충전 회로부(220), 전지부(230), 출력부(240)의 구성은 도 2의 구성과 동일한 기능을 수행하는바, 중복 설명은 생략한다.
무선 충전부(260)는 외부 어댑터로부터 자기 에너지를 무선으로 수신하고, 수신된 자기 에너지를 기설정된 크기의 전원으로 변환한다. 구체적으로, 무선 충전부(260)는 유도 방식 또는 공진 방식 중 어느 하나의 방식으로 동작할 수 있으며, 외부 어댑터로부터 상술한 방식에 따라 전달되는 자기 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
그리고 무선 충전부(260)는 변환된 전기 에너지를 DC-DC 컨버터를 이용하여 충전 방식에 대응되는 정전류/정전압을 생성하여 전지부(230)에 제공할 수 있다.
컨트롤러(250)는 무선 충전부(260)를 통하여 전기 에너지가 수신됨을 인지하면, 전지부(230)의 충전 상태를 감지하고, 무선 충전이 필요한지를 판단한다. 판단 결과 무선 충전이 불필요하면 자기 에너지의 전송이 중단되도록 무선 충전부(260)를 제어할 수 있다.
만약, 배터리의 충전이 필요하면, 컨트롤러(250)는 무선 충전부(260)가 앞서 상술한 바와 같은 복수의 충전 구간 중 현재 충전 구간에 대응되는 정전류 또는 정전압을 생성하도록 무선 충전부(260)를 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 전원부(200')는 무선 방식으로 제공되는 전원에 대해서도 최적의 충전 프로파일을 이용하여 배터리를 충전하는바 배터리의 수명을 늘리고, 충전 시간을 줄일 수 있다. 또한, 전원부(200')는 사용 패턴을 고려하여 유휴 구간을 가지고 배터리를 충전하는바, 배터리 완충 이후에 충전기에서 발생하는 전력 소비를 줄일 수 있다.
한편, 도 11을 도시함에 있어서, 전원부(200')가 유선 방식으로도 전원을 제공받는 것으로 도시하였지만, 구현시에는 입력부(210) 및 충전 회로부(220)의 구성없이 무선 충전 방식으로만 외부 전원을 입력받을 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 먼저 배터리를 완충 및 방전하여 시간에 따른 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성한다(S1210). 구체적으로, 배터리의 정밀 스캔 시점이면, 배터리를 선행적으로 완충한다. 그리고 배터리를 기설정된 방전 속도로 방전하여 방전 곡선을 생성할 수 있다. 그리고 방전 곡선의 생성 이후에 배터리를 기설정된 충전 속도로 충전하여 충전 곡선을 생성할 수 있다.
그리고 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 충전 프로파일을 생성한다(S1220). 구체적으로, 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 배터리의 상태 정보를 생성하고, 생성한 배터리 상태 정보와 기저장된 룩업 테이블을 이용하여 충전 프로파일을 생성할 수 있다. 한편, 구현시에는 충전 곡선 및 방전 곡선을 외부 장치에 전송하거나, 배터리 상태 정보를 외부 장치에 전송하고, 외부 장치로부터 그에 대응되는 충전 프로파일을 수신하여 이용할 수도 있다.
그리고 생성된 충전 프로파일을 이용하여 상기 배터리에 정전압 또는 정전류를 제공하여 배터리를 충전한다(S1230).
이상과 같은 본 실시 예에 따른 충전 제어 방법은, 사용 패턴 및 배터리 상태에 따라 최적의 충전 프로파일을 이용하여 배터리를 충전하는바 배터리의 수명을 늘리고, 충전 시간을 줄일 수 있다. 또한, 본 실시 예에 따른 충전 제어 방법은 사용 패턴을 고려하여 유휴 구간을 가지고 배터리를 충전하는바, 배터리 완충 이후에 충전기에서 발생하는 전력 소비를 줄일 수 있다. 도 12와 같은 충전 제어 방법은 도 1의 구성을 가지는 전자 장치, 도 2 또는 도 11의 구성을 가지는 전원 장치 상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 구성을 가지는 전자 장치 또는 전원 장치 상에서도 실행될 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같은 충전 제어 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로그램은 애플리케이션으로 구현되어 앱 스토어와 같은 서버에 저장되어 있을 수 있다. 서버에 저장되어 있는 애플리케이션을 전자 장치의 사용자가 다운로드하여 전자 장치에 설치할 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 애플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
도 13은 도 12의 전자 장치의 충전 제어 방법을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 전자 장치의 컨트롤러는 배터리로부터 배터리의 전압 및 온도를 수신한다(S1310).
그리고 평형 전압을 이용하여 초기 배터리 상태를 계산한다(S1320).
계산 이후에 배터리를 풀 방전 및 풀 충전하여 방전 곡선 및 충전 곡선을 생성할 수 있다(S1330). 구체적으로, 기설정된 방전 속도(예를 들어, 1 C) 이하로 방전이 되도록 하여 방전 곡선을 생성하고, 방전 곡선 생성 이후에 기설정된 충전 속도 이하로 충전되도록 하여 충전 곡선을 생성할 수 잇다.
그리고 생성된 방전 곡선 및 충전 곡선을 이용하여 충전 프로파일을 생성할 수 있다(S1340). 충전 프로파일을 만드는 동작에 대해서는 앞서 설명하였는바, 중복 설명은 생략한다.
충전 프로파일을 생성되고, 어댑터가 연결되면, 배터리의 상태를 판단하여 기생성된 충전 프로파일의 적용 가능 여부를 판단한다(S1350). 판단 결과, 현재 배터리에 대해서 생성된 충전 프로파일의 이용이 가능하면(S1350-Y), 생성된 충전 프로파일을 이용하여 배터리를 충전한다(S1370).
만약 현재 배터리 상태가 충전 프로파일을 생성하던 시점과 다른 경우(S1350-N), 현재 배터리에 대한 분석(구체적으로 배터리를 풀 방전 및 풀 충전하여 방전 및 충전 곡선을 생성하는 과정)을 수행하고(S1360) 상술한 충전 프로파일을 생성하는 과정을 반복할 수 있다.
도 14는 다른 실시 예에 따른 전자 장치의 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 먼저, 배터리의 충전 상태를 파악한다(S1410). 구체적으로, 배터리의 전압 크기, 및 충전율 등을 파악하고, 기저장된 사용시점 정보 등을 이용하여 충전 개시 시점을 산출할 수 있다.
그리고 충전이 개시되는 기설정된 조건을 만족하는지를 판단한다(S1420). 여기서 기설정된 조건은 산출된 충전 개시 시점의 도래일 수 있다. 또한, 기설정된 충전율(예를 들어, 50%) 또한 기설정된 조건일 수 있다.
충전 개시 시점이 도래하지 않았으면(S1420-N), 충전을 수행하지 않고 대기 상태를 유지한다(S1430). 이때, 전자 장치는 배터리를 충전하지 않으며, 이에 따라 외부 어댑터에서 불필요한 전력이 소비되지도 않는다.
대기 상태 유지 이후에, 충전 개시 시점에 도래되면, 기설정된 충전 프로파일을 이용하여 충전 동작을 수행할 수 있다(S1440). 구체적으로, 충전 상태에 대응되는 제1 목표 전압까지 제1 정전류를 배터리에 제공하고, 제1 목표 전압이 달성되면 제1 목표 전압보다 높은 제2 목표 전압까지 제1 정전류보다 작은 제2 정전류를 배터리에 제공할 수 있다. 만약 제2 목표 전압이 최종 목표 전압인 경우, 상술한 제2 정전류 제공 이후에, 즉, 배터리의 전압이 최종 목표 전압이 되면, CV 방식으로 배터리를 충전할 수 있다.
이상과 같은 본 실시 예에 따른 충전 제어 방법은 사용 패턴을 고려하여 유휴 구간을 가지고 배터리를 충전하는바, 배터리 완충 이후에 충전기에서 발생하는 전력 소비를 줄일 수 있다. 도 12와 같은 충전 제어 방법은 도 1의 구성을 가지는 전자 장치, 도 2 또는 도 11의 구성을 가지는 전원 장치 상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 구성을 가지는 전자 장치 또는 전원 장치 상에서도 실행될 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같은 충전 제어 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100: 전자 장치 100: 통신 인터페이스부
120: 디스플레이부 130: 사용자 조작부
140: 저장부 150: 프로세서
200: 전원부 210: 입력부
220: 충전 회로부 230: 전지부
240: 출력부 250: 컨트롤러

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    복수의 상태 정보 및 상기 복수의 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일에 대한 룩업 테이블이 저장된 메모리; 및
    배터리의 전원을 이용하여 상기 전자 장치의 각 구성에 전원을 공급하고, 외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면, 입력받은 전원을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 전원부; 및
    상기 배터리를 완충 및 완전 방전하여 시간 및 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하고,
    상기 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 상기 배터리의 용량 정보, 수명 정보 및 충전 소요 시간 정보 중 적어도 하나의 배터리 상태 정보를 생성하고,
    상기 메모리에 저장된 정보에 기초하여 상기 생성된 적어도 하나의 배터리 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일을 생성하고,
    상기 외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면, 상기 배터리의 충전 상태 및 기저장된 사용자 패턴 정보에 기초하여 충전 모드를 결정하고,
    상기 결정된 충전 모드에 대응되는 충전 프로파일로 상기 배터리가 충전되도록 상기 전원부를 제어하는 프로세서;를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리의 충전량이 기설정된 제1 크기 이상이면 상기 배터리를 완충하고, 상기 완충된 배터리를 완전 방전하여 방전 곡선을 생성하고, 상기 배터리가 완전 방전되면 상기 배터리를 충전하여 충전 곡선을 생성하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    기설정된 방전 속도 및 충전 속도 이하에서 상기 방전 곡선 및 상기 충전 곡선을 생성하는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전 곡선 및 방전 곡선의 작업 진행 상태를 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 전자 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 외부 장치에 전송하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 충전 곡선 및 방전 곡선의 전송에 대응하여 충전 프로파일을 수신하면, 상기 수신된 충전 프로파일을 이용하여 상기 배터리가 충전되도록 전원부를 제어하는 전자 장치.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 생성된 충전 곡선 및 상기 생성된 방전 곡선을 이용하여 복수의 충전 모드 각각에 대응되는 복수의 충전 프로파일을 생성하는 전자 장치.
  8. 삭제
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 충전 모드는,
    고속 충전 모드, 수명 연장 모드 및 절전 충전 모드 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 고속 충전 모드는,
    상기 배터리의 충전 상태에 따라 복수의 충전 구간을 구분하고, 상기 구분된 충전 구간마다 서로 다른 목표 전압 및 '상기 서로 다른 목표 전압과 기설정된 소비 전력'에 의해 결정되는 목표 전류가 상기 배터리에 제공되도록 하는 충전 프로파일을 이용하는 충전 모드인 전자 장치.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 수명 연장 모드는,
    상기 배터리의 수명을 고려하여 디폴트 충전 프로파일의 전류 변동 시점이 가변된 충전 프로파일을 이용하는 충전 모드인 전자 장치.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 절전 충전 모드는,
    충전 유휴 구간을 갖는 충전 프로파일을 이용하는 충전 모드인 전자 장치.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 충전 유휴 구간은,
    기설정된 충전 종료 시점 및 상기 배터리의 충전에 필요한 시간에 따라 결정되는 구간인 전자 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 충전 유휴 구간은,
    상기 배터리의 충전 초기에 배치되거나, 상기 배터리의 충전 용량이 기설정된 용량을 초과하는 경우에 배치되는 전자 장치.
  15. 전자 장치의 충전 제어 방법에 있어서,
    배터리를 완충 및 완전 방전하여 시간 및 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 단계;
    상기 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 상기 배터리의 용량 정보, 수명 정보 및 충전 소요 시간 정보 중 적어도 하나의 배터리 상태 정보를 생성하는 단계;
    메모리에 저장된 복수의 상태 정보 및 상기 복수의 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일에 대한 룩업 테이블에 기초하여 상기 생성된 적어도 하나의 배터리 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일을 생성하는 단계;
    외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면, 상기 배터리의 충전 상태 및 기저장된 사용자 패턴 정보에 기초하여 충전 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 충전 모드에 대응되는 충전 프로파일로 상기 배터리에 정전압 또는 정전류를 제공하여 상기 배터리를 충전하는 단계;를 포함하는 충전 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 단계는,
    상기 배터리의 충전량이 기설정된 제1 크기 이상이면 상기 배터리를 완충하고, 상기 완충된 배터리를 완전 방전하여 방전 곡선을 생성하고, 상기 배터리가 완전 방전되면 상기 배터리를 충전하여 충전 곡선을 생성하는 충전 제어 방법.
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 충전 모드는,
    상기 배터리의 충전 상태에 따라 복수의 충전 구간을 구분하고, 상기 구분된 충전 구간마다 서로 다른 목표 전압 및 '상기 서로 다른 목표 전압과 기설정된 소비 전력'에 의해 결정되는 목표 전류가 상기 배터리에 제공되도록 하는 충전 프로파일을 이용하는 고속 충전 모드를 포함하는 충전 제어 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 충전 모드는,
    기설정된 충전 종료 시점 및 상기 배터리의 충전에 필요한 시간에 따라 결정되는 충전 유휴 구간을 갖는 충전 프로파일을 이용하는 절전 충전 모드를 포함하는 충전 제어 방법.
  20. 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    상기 프로그램이 구동되면,
    배터리를 완충 및 완전 방전하여 시간 및 충전량으로 표현되는 충전 곡선 및 방전 곡선을 생성하는 단계;
    상기 생성된 충전 곡선 및 방전 곡선을 이용하여 상기 배터리의 용량 정보, 수명 정보 및 충전 소요 시간 정보 중 적어도 하나의 배터리 상태 정보를 생성하는 단계;
    메모리에 저장된 복수의 상태 정보 및 상기 복수의 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일에 대한 룩업 테이블에 기초하여 상기 생성된 적어도 하나의 배터리 상태 정보에 대응되는 충전 프로파일을 생성하는 단계;
    외부 어댑터로부터 전원을 입력받으면, 상기 배터리의 충전 상태 및 기저장된 사용자 패턴 정보에 기초하여 충전 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 충전 모드에 대응되는 충전 프로파일로 상기 배터리에 정전압 또는 정전류를 제공하여 상기 배터리를 충전하는 단계;를 포함하는 제어 방법이 실행되는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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