KR20210024127A - 조절된 전원들 - Google Patents

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KR20210024127A
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제럴드 닐즈
러셀 더글라스 패튼
라울 알레한드로 페레즈
패트릭 티모시 맥스위니 시몬스
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스냅 인코포레이티드
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Abstract

시스템 부하에 전력을 전달하고 배터리 유닛들을 포함하는 조절된 전원들. 전원들은 또한 배터리 유닛들로부터의 전력을 시스템 부하에 제공하도록 구성되는 배터리 유닛들에 커플링된 전력 흐름 디바이스들을 포함한다. 각각의 전력 흐름 디바이스는 배터리 유닛들 중 각각의 배터리 유닛에 대응하고, 각각의 배터리 유닛과 시스템 부하 사이의 전류 조절기와 직렬로 접속된 일방향 전류 흐름 디바이스를 포함한다.

Description

조절된 전원들
[0001] 본원에 개시된 요지는 일반적으로 시스템 부하에 공급된 전력을 조절하기 위한 전원 및 이의 사용들에 관한 것이다.
[0002] 전자 컴포넌트들의 계속 증가하는 에너지 요건들을 처리하기 위해 추가적인 용량을 갖는 전원들이 필요하다. 이러한 전원들은 통상적으로 안전하고 효율적인 방전을 위한 조절을 요구하는 다수의 배터리들을 포함한다.
[0003] 본 발명은, 동일한 엘리먼트들이 동일한 참조 부호들을 갖는 첨부된 도면들과 관련하여 읽을 때 하기 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 복수의 유사한 엘리먼트들이 존재할 때, 복수의 유사한 엘리먼트들에 단일 참조 부호가 할당될 수 있고, 소문자 지정이 특정 엘리먼트들을 참조한다. 엘리먼트들을 집합적으로 참조하거나 엘리먼트들 중 특정적이 아닌 하나 이상을 참조할 때, 소문자 지정은 삭제될 수 있다. 이는, 통상적인 관행에 따라, 도면들의 다양한 특징들이 달리 표시되지 않는 한 실척대로 도시되지 않음을 강조한다. 반대로, 다양한 특징들의 치수들은 명확성을 위해 확장되거나 감소될 수 있다. 도면들에는 하기 도면들이 포함된다.
[0004] 도 1a는 시스템 부하에 전력을 전달하기 위한 전원의 예시적인 전자 컴포넌트들의 하이 레벨 블록도이다.
[0005] 도 1b는 도 1a의 전원의 예시적인 동작의 블록도이다.
[0006] 도 2a는 전자 컴포넌트들을 지지하는 지지 구조 및 전원의 전자 컴포넌트들을 포함하는 예시적인 아이웨어의 사시도이다.
[0007] 도 2b는 도 2a의 아이웨어의 프레임 상에 설치된 전원의 예시이다.
[0008] 도 3은 도 2a의 아이웨어에 의해 지지되는 전자 컴포넌트들의 예의 블록도이다.
[0009] 도 4는 전원이 시스템 부하에 접속될 때 시스템 부하에 전력을 공급하기 위한 전원 조절 방법의 예를 도시하는 흐름도이다.
[0010] 도 5는 전원이 시스템 부하에 접속될 때 시스템 부하에 전력을 공급하기 위한 전원 조절 방법의 다른 예를 도시하는 흐름도이다.
[0011] 도 6은 전원이 시스템 부하에 접속될 때 시스템 부하에 전력을 공급하기 위한 전원 조절 방법의 다른 예를 도시하는 흐름도이다.
[0012] 하기 상세한 설명에서, 관련 교시들의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항들이 예시의 방식으로 기술된다. 그러나, 이러한 세부사항들 없이도 본 교시들이 실시될 수 있음은 당업자들에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 본 교시들의 양상들을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해, 널리 알려진 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 및 회로는 세부사항 없이 비교적 하이 레벨로 설명되었다.
[0013] 본원에서 사용되는 바와 같이 "커플링된"이라는 용어는 임의의 논리적, 광학, 물리적 또는 전기적 접속, 링크 등을 지칭한다. 달리 설명되지 않는 한, 커플링된 엘리먼트들 또는 디바이스들은 반드시 서로 직접 접속되는 것은 아니며, 개재하는 컴포넌트들 또는 엘리먼트들에 의해 분리될 수 있다.
[0014] 도 1a는 시스템 부하(140), 충전 포트(150) 및 제어기(160)에 커플링된 전원(100)의 예시적인 전자 컴포넌트들의 하이 레벨 블록도를 도시한다. 전원(100)은 시스템 부하(140)에 전력을 공급하도록 구성된다. 시스템 부하는 본질적으로 전력을 소비하는 임의의 디바이스일 수 있다. 시스템 부하의 일부 예들은, 시스템 프로세서, 이미지 프로세서, 디스플레이, 센서 등을 포함한다. 도시된 바와 같이, 전원(100)은 서로 병렬로 접속된 복수의 배터리 유닛들(102a 내지 102n)을 포함한다. 복수의 배터리 유닛들(102) 각각은 시스템 부하(140)에 커플링된다. 복수의 배터리 유닛들(102) 각각은 전류를 소비하고 그에 따라 자기 자신의 정격 전류를 갖고, 이는 다른 배터리 유닛들(102)과 동일하거나 상이할 수 있다. 일례에서, 제어기(160)는 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이 에너지 추출을 최대화하기 위해 각각의 배터리 유닛의 정격 전류를 유지하도록 배터리 유닛(102)을 동적으로 제어하도록 구성된다.
[0015] 일례에서, 각각의 배터리 유닛(102)은 이상적인 다이오드(104)(예를 들어, 매우 낮은 순방향 전압 강하 및 역방향 전류 누설을 갖는 일방향 전류 흐름 디바이스), 전류 제한 부하 스위치(106), 및 충전기(108)를 포함한다. 제어기(160)는 전류 제한 부하 스위치(106)에 커플링되어, 각각의 배터리 유닛(102)으로부터 흐르는 최대량을 제어한다. 이상적인 다이오드(104)는 전류 제한 부하 스위치(106)와 직렬로 접속되어 전류가 배터리 유닛들(102) 사이에 흐르는 것을 방지한다.
[0016] 각각의 배터리 유닛(102)의 전류 제한 부하 스위치(106)는 그 전류 제한 부하 스위치(106)를 통해 흐르는 전류를, 각각의 개별적인 배터리 유닛(102)에 대해 개별적으로 조정될 수 있는 설정된 전류 제한으로 제한하도록 구성된다. 일례에서, 제어기(160)는 전류 제한 부하 스위치(106)의 각각의 전류 제한을 동적으로 조정하도록 기능하여, 각각의 배터리 유닛(102)이 그 각각의 정격 전류를 초과하는 것을 방지하고, 이는 에너지 추출을 최대화하기 위해 배터리 유닛들(102)을 균등하게 방전시키기 위해 사용될 수 있다.
[0017] 예시된 전류 제한 부하 스위치(106)는 전류 감지 증폭기(105) 및 전류 제어기(107)를 포함한다. 전류 감지 증폭기(105)는 각각의 배터리 유닛(102)으로부터의 전류 흐름을 (예를 들어, 알려진 값을 갖는 저항 r에 걸친 전압 v를 측정하고 전류 i = v/r을 컴퓨팅함으로써) 결정하도록 기능한다. 전류 제어기(107)는 전류 감지 증폭기(105)로부터의 입력으로 그리고 제어기(160)의 제어 하에서 각각의 전류 제한을 (예를 들어, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터; MOSFET을 사용하여) 조정하여, 각각의 배터리 유닛(102)의 전류 흐름을 설정된 전류 제한을 초과하지 않도록 유지한다.
[0018] 일례에서, 각각의 배터리 유닛(102)은 각각의 충전기(108)를 포함하고 모든 충전기들(108)은 공통 충전 포트(150)에 접속된다. 이 예에 따르면, 각각의 배터리 유닛(102)의 충전기(108)는 그 배터리 유닛(102)으로 흐르는 전류를 제어하도록 구성된다.
[0019] 도 1a의 예는 그들 각각의 배터리 유닛들(102a 내지 102n) 내에 위치된 이상적인 다이오드(106), 전류 제한 부하 스위치(106) 및 충전기(108) 각각을 예시하지만, 다른 예에서, 이상적인 다이오드(104), 충전기 전류 제한 부하 스위치(106) 및/또는 충전기(108)는 그들 각각의 배터리 유닛들(102a 내지 102n) 외부에 (예를 들어, IC(integrated circuit)에) 위치될 수 있다.
[0020] 도 1a에 도시된 바와 같이, 배터리 유닛들(102)은 또한 쇼트키(Schottky) 회로(110)(예를 들어, 이상적인 다이오드(104) 및 전류 제한 부하 스위치(106)와 병렬로 커플링된 쇼트키 다이오드)를 포함할 수 있다. 제어기(160)는 이상적인 다이오드(104), 전류 제한 부하 스위치(106) 및 쇼트키 회로(110)를 선택적으로 인에이블/디스에이블시킬 수 있다. 일례에서, 제어기(106)는 정상/활성 동작 모드(즉, 제1 동작 모드) 동안 이상적인 다이오드(104) 및 전류 제한 부하 스위치(106)를 인에이블시키고 쇼트키 회로를 디스에이블시키며, 제어기(160)는 저전력 동작 모드(예를 들어, 수면/오프 전력 동작 모드; 즉, 제2 동작 모드) 동안 이상적인 다이오드(104) 및 전류 제한 부하 스위치(106)를 디스에이블시키고 쇼트키 회로(110)를 인에이블시킨다. 쇼트키 다이오드들은 더 높은 순방향 전압 강하 및 더 낮은 누설 전류를 갖기 때문에, 쇼트키 회로는 배터리 유닛의 대기 전류 소비를 최소화하는데 유용하다.
[0021] 도 1b는 도 1a의 전원(100)의 예시적인 동작을 예시하는 블록도를 도시한다. 전원(100)은 복수의 전력 흐름 디바이스들(170a 내지 170n)을 포함하고, 이들 각각은 그 대응하는 배터리 유닛들(102)에 커플링된다. 전력 흐름 디바이스들(170) 각각은, 대응하는 배터리 유닛이 시스템 부하(140)에 접속될 때, 대응하는 배터리 유닛(102)으로부터의 전력을 시스템 부하(140)에 제공한다. 도시된 바와 같이, 전력 흐름 디바이스들(170a 내지 170n) 각각은 일방향 전류 흐름 디바이스(172a 내지 172n)(예를 들어, 도 1a의 이상적인 다이오드(104)) 및 전류 조절기(174a 내지 174n)(예를 들어, 도 1a의 전류 제한 부하 스위치(106))를 포함한다. 일방향 전류 흐름 디바이스들(172) 각각은 그 각각의 배터리 유닛들(102) 각각 사이에서 전류 흐름을 방지하도록 기능한다. 전류 조절기들(174) 각각은 그 각각의 배터리 유닛들(102a 내지 102n)로부터 시스템 부하(140)에 흐르는 전류를 조절하도록 기능한다. 일방향 전류 흐름 디바이스들(172a 내지 172n) 각각은 각각의 배터리 유닛(102a 내지 102n)과 시스템 부하(140) 사이의 대응하는 전류 조절기(174a 내지 174n)와 직렬로 접속된다.
[0022] 예시된 전원(100)은 각각의 배터리 유닛들(102) 및 제어기(160)에 커플링된 복수의 배터리 상태 결정 디바이스들(180a 내지 180n)을 포함한다. 복수의 배터리 상태 결정 디바이스들(180) 각각은 각각의 배터리 유닛들(102)의 현재 충전 상태를 결정한다. 각각의 배터리 유닛(102)의 배터리 결정 디바이스(180)는 각각의 현재 충전 상태를 제어기(160)에 전송한다. 일례에서, 제어기(160)는 각각의 배터리 유닛들(102)의 충전 상태에 기초하여 각각의 전력 흐름 디바이스들(170) 각각에서 전류 제한을 조정하도록 구성된다.
[0023] 일례에서, 2개의 배터리 유닛들을 가정하면, 배터리 상태 결정 디바이스(180a)는 배터리 유닛(102a)의 현재 충전 상태를 제어기(160에 전송하고, 배터리 상태 결정 디바이스(180b)는 배터리 유닛(102b)의 현재 충전 상태를 제어기(160)에 전송한다. 배터리 유닛(102a)에 대한 현재 충전 상태가 배터리 유닛(102b)에 대한 현재 충전 상태보다 (예를 들어, 백분율 용량 측면에서) 낮은 레벨이면, 제어기(160)는 제1 배터리 유닛(102a)의 설정된 전류 제한을 감소시킬 수 있고, 이는 제1 배터리 유닛이 더 느린 레이트로 방전되게 한다. 예를 들어, 시스템 부하(140)가 800mA를 요구하고 배터리 유닛들(102a 및 102b) 각각이 시스템 부하(140)를 실행하기 위해 400mA의 초기 전류 제한 값으로 설정되는 경우. 하나의 시나리오에서, 배터리 유닛(102b)의 현재 충전 상태가 50%이고 배터리 유닛(102a)의 현재 충전 상태가 80%인 것으로 결정되는 경우. 제어기(160)는 2개의 배터리 유닛들(102a 및 102b)의 방전 레벨을 균등하게 하기 위해 배터리 유닛(102b)의 전류 제한을 200mA로 감소시키고 배터리 유닛(102a)의 전류 제한을 600mA로 증가시킬 수 있다.
[0024] 전력 흐름 디바이스들(172a 내지 172n) 각각은 앞서 설명된 쇼트키 회로(110a 내지 110n)를 포함한다.
[0025] 시스템 전압 검출기(190)가 시스템 부하(140)에 커플링되고, 시스템 부하(140)의 시스템 전압 레벨을 검출하도록 구성된다. 일례에서, 제어기(160)는 시스템 전압 레벨을 수신/검출하기 위해 시스템 전압 검출기(190)에 커플링된다. 시스템 부하(140)의 시스템 전압 레벨이 임계 전압 레벨(예를 들어, 시스템 부하(140)에서 활성화시키거나 활성화를 유지하기 위해 요구되는 최소 전압) 미만이라고 제어기(160)가 결정하면, 제어기(160)는 시스템 부하(140)에 접속된 복수의 배터리 유닛들(102a 내지 102n) 각각으로부터의 전류 출력을 (예를 들어, 최대량으로) 간단히 증가시키도록 기능할 수 있다. 구체적으로, 제어기(160)는 전류 제한을 증가시키기 위해 전류 조절기들(174a 내지 174n) 각각을 인에이블시키도록 기능한다. 일례에서, 전류 제한은, 시스템 부하가 활성화되거나 활성화를 위해 유지될 때까지 매우 짧은 시간 기간(예를 들어, 20 밀리초) 동안 증가된다.
[002] 도 2a는 전원(100)(도 1a)의 컴포넌트들을 포함하는 예시적인 아이웨어(200)의 사시도를 도시한다. 예시된 아이웨어(200)는 템플(temple)들(214A 및 214B) 및 프레임(216)을 갖는 지지 구조(213)를 포함한다. 프레임(216)은 예시 목적으로 투명하다. 지지 구조(213)는, 사용자에 의해 착용될 때 사용자의 시야 내의 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 지지하도록 구성된다. 예를 들어, 프레임(216)은 하나 이상의 광학 엘리먼트를 지지하도록 구성된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "광학 엘리먼트들"이라는 용어는, 시각적 이미지들을 제시하기 위한 또는 이를 통해 시각적 이미지들이 사용자에 의해 인지될 수 있게 하는 렌즈들, 유리 또는 플라스틱의 투명한 조각들, 프로젝터들, 스크린들, 디스플레이들 및 다른 디바이스들을 지칭한다.
[0027] 전원(100)은 아이웨어(200)에 전력을 공급하도록 기능한다. 지지 구조(213)는 전원(100)을 지지하도록 구성된다. 프레임(216)은 제1 측면(216a) 및 제2 측면(216b)을 포함한다. 예시된 바와 같이, 일례에서, 제1 배터리 유닛(102a)은 제1 측면(216a) 상에 위치되고 제2 배터리 유닛(102b)은 제2 측면(216b) 상에 위치된다. 일례에서, 아이웨어(200)는 각각 FPCB(flexible printed circuit board)(226A, B)를 통해 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b) 각각에 커플링된 충전 포트(150)(도시되지 않음)를 포함한다. 또한, 아이웨어(200)는 프레임(216) 및/또는 템플들(214A 및/또는 214B) 전반에 걸쳐 하나 이상의 위치들에 설치된 시스템 부하(140)(도시되지 않음)를 포함한다. 시스템 부하(140)는 시스템 프로세서, 이미지 프로세서, 디스플레이 및/또는 센서를 포함할 수 있고, 예를 들어, 각각 하나 이상의 FPCB들을 통해 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b)에 커플링될 수 있다.
[0028] 도 2a에 도시된 바와 같은 FPCB(226A 및 2226B)는 프레임(216) 내에 내장된다. FPCB(226)는 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b) 둘 모두에 커플링된 전력 버스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, FPCB(226)는 제1 및 제2 측면들(216a 및 216b) 둘 모두까지 연장되는 프레임(216) 전반에 걸쳐 라우팅되어 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b)을 함께 전기 접속시킨다. FPCB(226)는 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b) 사이에서 전기 신호들을 라우팅하기 위한 하나 이상의 전기 트레이스들을 포함할 수 있다.
[0029] FPCB들(226)은 프레임(216)(및 선택적으로 또는 대안적으로 템플들(214A 및 214B))의 다양한 부분들을 통해 라우팅되어 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b)을 함께, 시스템 부하(140) 및 전력 흐름 컴포넌트들에 전기 접속시킨다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, FPCB(226A)(1차 FPCB)는 프레임(216)을 통해 라우팅되어, 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b)을 함께 전기 접속시킨다. 추가적으로, 2차 FPCB(226B, C)는 메인 FPCB(226A)로부터 노우즈(nose) 패드들(234A, 234B) 내에 내장된 센서들(도시되지 않음)과 같은 다른 컴포넌트들까지 연장될 수 있다. 다른 예에서, 추가 FPCB(226D)가 메인 FPCB(226A)로부터 템플(214B) 내에 내장된 컴포넌트들까지 연장된다. 따라서, 2차 FPCB들의 사용은 다른 전자 디바이스들이 아이웨어(200)의 구조 전반에 걸쳐 다양한 위치들에 내장되게 한다. 이러한 전자 디바이스들은 아이웨어(200)에 전력을 공급하기 위해 공급된 전원(100)으로부터 전력을 조절하기 위한 방법을 제공하도록 위치된다.
[0030] FPCB들(226A, 226B, 226C 및 226D)은 각각 제1 및 제2 배터리 유닛들(102a 및 102b) 및 다른 전자 디바이스들 사이에서 전기 신호들을 라우팅하기 위한 하나 이상의 전기 트레이스들을 포함할 수 있다. 이러한 FPCB들은 제조 프로세스 동안 아이웨어(200)의 프레임 및 템플들에 내장될 수 있다.
[0031] 예를 들어, 2-샷 몰딩 프로세스(two-shot molding process)의 제1 샷 동안, 플라스틱이 몰드에 주입되어 프로세스(216) 및/또는 템플(214A)의 전방 절반을 형성한다. 전방 절반들을 형성한 후, FPCB들은 임의의 전자 컴포넌트들과 함께 전방 절반들에 대한 위치들에서 몰드 내에 삽입 및 위치된다. 2-샷 몰딩 프로세스의 제2 샷 동안, 더 많은 플라스틱이 몰드 내로 주입되어 컴포넌트들을 커버하고 프레임(216) 또는 템플(214A)의 후방 절반을 형성하여, FPCB들 및 전자장치들은 프레임(216) 및/또는 템플(214A)의 전방 및 후방 절반들 사이에 내장된다. 프레임 및 템플들 둘 모두가 몰딩 프로세스를 사용하여 형성된 후, 이들은 함께 접속되어(예를 들어, 나사와 같은 체결구들 및/또는 접착제와 같은 체결 재료들) 마감된 아이웨어(200)를 형성한다.
[0032] 도 2b는 도 2a의 아이웨어(200)의 프레임(216)에 내장된 전원(100)의 일부의 확대 분해도를 예시한다. 예시된 예에서, 제2 배터리 유닛(102b)은 아이웨어(200)의 프레임(216)의 제2 측면(216b)에 하우징된다. 앞서 논의된 바와 같이, 제2 배터리 유닛(102b)은, 전류가 제2 배터리 유닛(102b)과 다른 각각의 배터리 유닛들 사이에서 흐르는 것을 방지하고 제2 배터리 유닛(102b)이 설정된 현재 방전 제한을 초과하는 것을 방지하도록 구성된 제2 전력 흐름 디바이스(170b)와 연관된다. 일례에서, 제2 전력 흐름 디바이스(170b)는 제2 배터리 유닛(102b)과 코로케이트된다. 다른 예에서, 전력 흐름 디바이스(170b)의 하나 이상의 컴포넌트들은 제2 배터리 유닛(102b)으로부터 구별되고 별개일 수 있다.
[0033] 도 3은 도 2a의 아이웨어(200)의 예시적인 전자 컴포넌트들의 블록도이다. 예시된 전자 컴포넌트들은, 아이웨어(200) 내의 다양한 디바이스들을 제어하기 위한 제어기(300)(예를 들어, 시스템 프로세서, 이미지 프로세서 등), 아이웨어(200)와 클라이언트 디바이스(예를 들어, 스마트폰) 사이의 통신을 용이하게 하기 위한 무선 모듈(예를 들어, BluetoothTM)(302), 아이웨어(200)에 전력을 공급하기 위한 전원(100), 데이터(예를 들어, 이미지들, 비디오, 이미지 프로세싱 소프트웨어 등)를 저장하기 위한 플래시 저장소(306), 사용자에게 정보를 제공하기 위한 LED들(308)(예를 들어, 착색된 LED들), 이미지들/비디오를 캡처하도록 아이웨어(200)를 트리거링하기 위한 버튼(310), 이미지들/비디오 및 사운드를 캡처하기 위한 카메라/마이크로폰(312), 및 물리적 활동 센서(예를 들어, 움직임을 감지하는 가속도계, 사용자에 의해 가압되는 버튼(310)과 같은 버튼, 각각의 템플이 접힌 조건으로부터 웨어러블 조건으로 이동될 때를 검출하기 위해 힌지에 통합되는 스위치 등)를 포함한다.
[0034] 무선 모듈(302)은 스마트폰, 태블릿, 패블릿, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 네트워킹된 기기, 액세스 포인트 디바이스, 또는 무선 모듈(302)과 접속할 수 있는 임의의 다른 이러한 디바이스와 같은 클라이언트 디바이스와 접속할 수 있다. 이러한 접속들은, 예를 들어, 블루투스, 블루투스 LE, Wi-Fi, Wi-Fi 다이렉트, 셀룰러 모뎀, 및 근거리 통신 시스템뿐만 아니라 이러한 시스템들 중 임의의 것의 다수의 인스턴스들의 임의의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 통신은 아이웨어(200)와 클라이언트 디바이스 사이에서 소프트웨어 업데이트들, 이미지들, 비디오들, 사운드를 전송하는 것을 포함할 수 있다(예를 들어, 아이웨어(200)에 의해 캡처된 이미지들이 스마트폰에 업로드될 수 있다).
[0035] 이미지들/비디오를 캡처하기 위한 카메라/마이크로폰(312)은 전하-커플링된 디바이스, 렌즈, 또는 이미지 데이터를 캡처하기 위해 사용될 수 있는 임의의 다른 광 캡처 엘리먼트들과 같은 디지털 카메라 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 카메라/마이크로폰(312)은 사운드를 전기 신호로 변환하기 위한 트랜스듀서를 갖는 마이크로폰을 포함한다.
[0036] 버튼(310)은, 가압될 때 사용자 입력 신호를 제어기(300)에 전송하는 물리적 버튼일 수 있다. 미리 결정된 시간 기간(예를 들어, 3 초) 동안 버튼(310)의 가압은 아이웨어(200)를 턴 온(예를 들어, 아이웨어(200)를 제2 모드(예를 들어, 오프 또는 수면 동작 모드)로부터 제1 모드(예를 들어, 정규의 또는 활성 동작 모드)로 전이시키는 것)하라는 요청으로서 제어기(300)에 의해 프로세싱될 수 있다. 일례에서, 제어기(300)는 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로 그리고 그 반대로 스위칭하기 위한 커맨드를 각각의 배터리 유닛(102)의 전류 제어기(107)에 전송할 수 있다.
[0037] 제어기(300)는 전자 컴포넌트들을 제어하는 제어기이다. 예를 들어, 제어기(300)는 카메라(312)로부터 신호들을 수신하고 이러한 신호들을 메모리(306)에 저장하기에 적합한 포맷으로 프로세싱하는 회로를 포함한다. 제어기(300)는, 파워 온되어 정상 동작 모드에서 동작하도록 또는 수면 모드에 진입하도록 부스팅되게 구조화된다. 다양한 전력 설계 엘리먼트들에 따라, 제어기(300)는 오프 상태 및/또는 수면 상태에 있을 때에도 소량의 전력을 여전히 소비할 수 있다. 그러나, 이러한 전력은, 온 또는 활성 상태에 있을 때 제어기(300)에 의해 사용되는 전력에 비해 무시가능할 것이고 또한 배터리 수명에 무시가능한 영향을 미칠 것이다.
[0038] 일례에서, 제어기(300)는 동작할 마이크로프로세서에 의해 사용되는 휘발성 메모리와 함께, 카메라(312)로부터의 센서 데이터를 프로세싱하도록 맞춤화된 마이크로프로세서 IC(integrated circuit)를 포함한다. 메모리는 제어기(300)에 의한 실행을 위한 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 전자 컴포넌트들의 동작 모드를 제어하도록 제어기(300)에 명령할 수 있다.
[0039] 전자 컴포넌트들 각각은 동작하기 위해 전력을 요구한다. 앞서 설명된 바와 같이, 배터리(예를 들어, 도 1a 및 도 1b의 102a 내지 102n), 전력 변환기 및 분배 회로(예를 들어, FPCB들)를 포함할 수 있는 전원(100). 배터리 유닛들은 리튬-이온 등과 같은 재충전가능 배터리들을 포함할 수 있다. 전력 변환기 및 분배 회로는 다양한 전자 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위해 전압들을 필터링 및/또는 변환하기 위한 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
[0040] LED들(308)은 다른 용도들 중에서도, 다수의 기능들을 표시하기 위한 아이웨어(200) 상의 표시자들로서 사용될 수 있다. 예를 들어, LED들(308)은 아이웨어(200)가 이미지들 및/또는 비디오 및/또는 사운드를 기록하고 있음을 표시하기 위해 사용자가 버튼(310)을 가압할 때마다 켜질 수 있다.
[0041] 제어기(300)와 도 2a에 도시된 센서들을 포함하는 다른 전자 컴포넌트들 사이의 다양한 접속들은 와이어들, PCB들 및 FPCB들을 통해 달성된다. 이러한 전기 접속부들은 제조(예를 들어, 2-샷 몰딩) 프로세스 동안 프레임(216) 및/또는 템플들(214A 및 214B)의 다양한 부분들을 통해 라우팅된다. 아이웨어(200)가 제조되면, 이러한 전기 접속부들은 아이웨어에 완전히 내장되고 제조 재료의 불투명도에 기초하여 사용자에게 가시적일 수 있거나 가시적이 아닐 수 있다.
[0042] 도 4는 전원이 시스템 부하에 접속될 때 시스템 부하에 전력을 공급하기 위한 전원 조절 방법의 예를 도시하는 흐름도(400)이다. 도 4의 단계들은 도 1b를 참조하여 앞서 도시되고 설명된 전원(100)을 참조하여 설명될 것이다. 흐름도(400)의 단계들 중 하나 이상을 구현하기 위한 다른 적절한 컴포넌트들은 본원의 설명으로부터 당업자에 의해 이해될 것이다. 흐름도(400) 내의 하나 이상의 단계들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 생략되고 그리고/또는 비순차적으로 수행될 수 있음이 이해될 것이다.
[0043] 단계(402)에서, 각각의 전류 제한을 복수의 배터리 유닛들 각각에 대한 각각의 초기 값으로 설정한다. 일례에서, 제어기(160)는 전류 제한 값을 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 전류 조절기(174)의 제어기에 제공함으로써 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 전류 제한을 설정한다.
[0044] 단계(404)에서, 복수의 배터리 유닛들 각각의 충전 상태를 모니터링한다. 일례에서, 제어기(160)는 각각의 배터리 유닛들(102a 내지 102n)의 충전 상태를 모니터링하는 배터리 상태 결정 디바이스들(180a 내지 180n)로부터 피드백을 수신함으로써 충전 상태를 모니터링한다.
[0045] 단계(406)에서, 복수의 배터리 유닛들 각각의 모니터링된 충전 상태에 기초하여 복수의 배터리 유닛들 중 적어도 2개의 각각의 전류 제한을 개별적으로 조정한다. 일례에서, 제어기(160)는 단계(404)에서 배터리 상태 결정 디바이스들(180)로부터 수신된 충전 상태에 기초하여 복수의 배터리 유닛들(102a 내지 102n) 각각의 전류 제한을 개별적으로 조정한다. 제어기(160)는 수정된 전류 제한 값을 전류 조절기(174)의 제어기에 제공하여 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 전류 제한을 설정함으로써 전류 제한을 조정할 수 있다. 일례에서, 제어기(160)는 비교적 낮은 레벨(예를 들어, 더 높은 충전 레벨 상태를 갖는 배터리 유닛의 것 아래 5%)의 충전을 갖는 배터리 유닛들에 대한 전류 제한을 감소시키고 그리고/또는 비교적 높은 레벨(예를 들어, 더 높은 충전 레벨 상태를 갖는 배터리 유닛의 것 위 10%)의 충전을 갖는 배터리 유닛들에 대한 전류 제한을 증가시킨다. 일례에서, 전류 제한 감소/증가는 상대적인 충전 상태에 비례한다.
[0046] 배터리 유닛들(102)이 균등하게 방전하는 것을 보장하기 위해 단계들(404 및 406)은 주기적으로(예를 들어, 1 분에 한번) 반복될 수 있다.
[0047] 도 5는 전원이 시스템 부하에 접속될 때 시스템 부하에 전력을 공급하기 위한 전원 조절 방법의 예를 도시하는 흐름도(500)이다. 도 5의 단계들은 도 1b를 참조하여 앞서 도시되고 설명된 전원(100)을 참조하여 설명될 것이다. 흐름도(500)의 단계들 중 하나 이상을 구현하기 위한 다른 적절한 컴포넌트들은 본원의 설명으로부터 당업자에 의해 이해될 것이다. 흐름도(500) 내의 하나 이상의 단계들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 생략되고 그리고/또는 비순차적으로 수행될 수 있음이 이해될 것이다.
[0048] 단계(502)에서, 시스템 부하에 접속될 때 각각의 전류 제한을 복수의 배터리 유닛들 각각에 대한 각각의 초기 값으로 설정한다. 일례에서, 제어기(160)는 전류 제한 값을 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 전류 조절기(174)의 제어기에 제공함으로써 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 전류 제한을 설정한다.
[0049] 단계(504)에서, 시스템 부하의 시스템 전압 레벨을 모니터링한다. 일례에서, 제어기(160)는 시스템 전압 레벨을 모니터링하기 위해 시스템 전압 검출기(190)로부터 피드백을 수신한다.
[0050] 블록(506)에서, 시스템 전압 레벨이 임계 전압 레벨 아래라고 결정한다. 일례에서, 제어기(160)는 "드룹(droop)" 전압 조건이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 시스템 전압 검출기(190)로부터 수신된 시스템 전압을 임계 값(예를 들어, 3.0 볼트)과 비교한다.
[0051] 블록(508)에서, 시스템 전압 레벨이 임계치 전압 레벨 아래로 떨어지는 것에 기초하여 복수의 배터리 유닛들 사이에서 복수의 배터리 유닛들 중 적어도 2개의 각각의 전류 제한을 증가시킨다. 일례에서, 제어기(160)는 일시적 시간 기간(예를 들어, 20 밀리초) 동안 적어도 2개의 배터리 유닛들의 각각의 전류 제한을 최대량을 증가시킨다.
[0052] 단계들(504 내지 506)은 예를 들어, 배터리 유닛들(102)에 대한 손상을 회피하기 위해 최대 전류 전달 사이에 100 밀리초 휴식으로 반복될 수 있다.
[0053] 도 6은 전원이 시스템 부하에 접속될 때 시스템 부하에 전력을 공급하기 위한 전원 조절 방법의 예를 도시하는 흐름도(600)이다. 도 6의 단계들은 도 1b를 참조하여 앞서 도시되고 예시된 전원(100)을 참조하여 설명될 것이다. 흐름도(600)의 단계들 중 하나 이상을 구현하기 위한 다른 적절한 컴포넌트들은 본원의 설명으로부터 당업자에 의해 이해될 것이다. 흐름도(600) 내의 하나 이상의 단계들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 생략되고 그리고/또는 비순차적으로 수행될 수 있음이 이해될 것이다.
[0054] 단계(602)에서, 각각의 전류 제한을 복수의 배터리 유닛들 각각에 대한 각각의 초기 값으로 설정한다. 일례에서, 제어기(160)는 전류 제한 값을 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 전류 조절기(174)의 제어기에 제공함으로써 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 전류 제한을 설정한다.
[0055] 단계(604)에서, 시스템 부하가 제1 모드(예를 들어, 활성/정규 동작 모드에서와 같이 높은 전력 모드)인지 또는 제2 모드(예를 들어, 수면/오프 동작 모드에서와 같이 낮은 전력 모드)인지 여부를 결정한다. 일례에서, 제어기(160)는 디바이스 제어기(예를 들어, 아이웨어(200)(도 2a)의 제어기(300)(도 3))로부터의 신호에 기초한 동작 모드를 결정한다.
[0056] 시스템 부하가 단계(604)에서 제1 모드에 있는 것으로 결정되면 도달되는 단계(606)에서, 각각의 배터리 유닛으로부터의 전류는 그 배터리 유닛에 대해 설정된 전류 제한에 따라 흐르도록 구성된다. 일례에서, 제어기(160)는 부하(140)로의 전류 흐름을 가능하게 하기 위해 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 일방향 전류 흐름 디바이스(172) 및 전류 조절기(174)를 인에이블시킨다(그리고 쇼트키 회로(110)를 디스에이블시킨다).
[0057] 시스템 부하가 단계(604)에서 제2 모드에 있는 것으로 결정되면 도달되는 단계(608)에서, 각각의 배터리 유닛으로부터의 전류는 감소된 전류 레벨에 따라 흐르도록 구성된다. 일례에서, 제어기(160)는 부하(140)에 감소된 전류 흐름을 제공하기 위해 각각의 배터리 유닛(102)에 대한 쇼트키 회로(110)를 인에이블시킨다(그리고 일방향 전류 흐름 디바이스(172) 및 전류 조절기(174)를 디스에이블시킨다).
[0058] 본원에서 사용된 용어들 및 표현들은, 특정 의미들이 본원에 달리 제시된 경우를 제외하고는 그들 각각의 대응하는 탐구 및 연구 영역들과 관련하여 그러한 용어들 및 표현들에 부여된 바와 같은 일반적인 의미를 갖는다는 것을 이해할 것이다. 관계형 용어들, 예를 들어, 제1, 제2 등은 단지 하나의 엔티티 또는 동작을 다른 것으로부터 구별하기 위해 사용될 수 있고, 이러한 엔티티들 또는 동작들 사이의 임의의 실제 이러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지는 않는다. 용어들 "포함하다", "포함하는", "구비하다" , "구비하는" , 또는 이의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 커버하는 것으로 의도되어, 엘리먼트들 또는 단계들의 리스트를 포함하거나 구비하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치는 그러한 엘리먼트 또는 단계들만을 구비하는 것이 아니라, 명시적으로 나열되지 않거나 이러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 고유한 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 구비할 수 있다. 단수형이 선행하는 엘리먼트는 추가적인 제약들 없이, 엘리먼트들을 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에서 추가적인 동일한 엘리먼트들의 존재를 배제하지 않는다.
[0059] 달리 언급되지 않는 한, 하기 청구항들을 포함하여 본 명세서에 기재된 임의의 그리고 모든 측정치들, 값들, 등급들, 위치들, 크기들, 사이즈들 및 다른 규격들은 정확한 것이 아니라 근사치이다. 이러한 양은, 이들이 관련되는 기능들 및 이들과 관련된 분야에서 통상적인 것과 일치하는 합리적인 범위를 갖도록 의도된다. 예를 들어, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 파라미터 값 등은 언급된 양으로부터 ± 10 %만큼 많이 달라질 수 있다.
[0060] 또한, 전술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들은 본 개시내용을 간소화할 목적으로 다양한 예들에서 함께 그룹화된다. 본 개시내용의 방법은 청구되는 예들이 각각의 청구항에 명시적으로 언급된 것보다 많은 특징들을 요구하려는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 하기 청구항들이 반영하는 바와 같이, 보호될 요지는 임의의 단일의 개시된 예의 모든 특징들보다 적다. 따라서, 이하의 청구항들은 상세한 설명에 통합되며, 각각의 청구항은 별개로 청구된 주제로서 독자적으로 기재된다.
[0061] 전술한 것은 최상의 모드 및 다른 예들인 것으로 고려되는 것을 설명하지만, 여기서 다양한 수정들이 이루어질 수 있고 본원에 개시된 요지는 다양한 형태들 및 예들에서 구현될 수 있으며 이들은 다수의 애플리케이션들에서 적용될 수 있고 그 일부만이 본원에 설명되었음이 이해된다. 다음의 청구항들은 본 개념들의 진정한 범위 내에 있는 임의의 그리고 모든 수정들 및 변경들을 주장하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 접속될 때 시스템 부하에 전력을 전달하는 전원으로서,
    복수의 배터리 유닛들; 및
    상기 복수의 배터리 유닛들에 커플링되고, 접속될 때 상기 복수의 배터리 유닛들로부터 상기 시스템 부하에 전력을 제공하도록 구성된 복수의 전력 흐름 디바이스들 각각의 전력 흐름 디바이스는 상기 복수의 배터리 유닛들 중 각각의 배터리 유닛에 대응하고, 각각의 전력 흐름 디바이스는 접속될 때 상기 각각의 배터리 유닛과 상기 시스템 부하 사이의 전류 조절기와 직렬로 접속된 일방향 전류 흐름 디바이스를 포함하는, 전원.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들의 상기 일방향 전류 흐름 디바이스들은 상기 복수의 배터리 유닛들 사이에 전류가 흐르는 것을 방지하도록 구성되고;
    각각의 전력 흐름 디바이스의 상기 전류 조절기는 상기 각각의 배터리 유닛이 상기 각각의 배터리 유닛의 정격 전류를 초과하는 것을 방지하도록 구성되는, 전원.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들 각각의 상기 전류 조절기는 각각의 전류 제한을 갖고, 상기 전원은,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들에 커플링된 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 각각의 전력 흐름 디바이스의 상기 각각의 전류 제한을 조정하도록 구성되는, 전원.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 조절기들 중 적어도 2개의 상기 전류 조절기의 상기 각각의 전류 제한은 상이한, 전원.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들 각각은,
    상기 각각의 전류 조절기와 직렬로 접속된 상기 각각의 일방향 전류 흐름 디바이스와 병렬로 커플링되는 각각의 쇼트키(Schottky) 회로를 더 포함하는, 전원.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 각각의 쇼트키 회로, 상기 각각의 일방향 전류 흐름 디바이스, 및 상기 복수의 전력 흐름 디바이스들 각각의 상기 각각의 전류 조절기는 상기 제어기에 의해 선택적으로 인에이블 및 디스에이블되도록 구성되고;
    상기 제어기는 제1 동작 모드에서 상기 각각의 쇼트키 회로를 선택적으로 디스에이블시키고 상기 각각의 일방향 전류 흐름 디바이스 및 상기 각각의 전류 조절기를 선택적으로 인에이블시키도록 구성되고;
    상기 제어기는 제2 동작 모드에서 상기 각각의 쇼트키 회로를 선택적으로 인에이블시키고 상기 각각의 일방향 전류 흐름 디바이스 및 상기 각각의 전류 조절기를 선택적으로 디스에이블시키도록 구성되는, 전원.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 각각의 전류 조절기는,
    접속될 때 상기 배터리 유닛으로부터 전류 조절 부하 스위치 디바이스를 통해 상기 시스템 부하로 흐르는 전류를 감지하도록 구성된 전류 감지 증폭기;
    접속될 때 상기 각각의 배터리 유닛으로부터 상기 시스템 부하로 전달되는 전류를 조절하도록 구성된 전류 조절기; 및
    상기 전류 감지 증폭기 및 상기 전류 조절기에 커플링된 전류 제어기를 포함하는 전류 조절 부하 스위치 디바이스를 포함하고, 상기 전류 제어기는 감지되는 전류를 모니터링하고 상기 전류를 설정된 값으로 유지하도록 상기 전류 조절기를 조정하도록 구성되는, 전원.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 충전기들을 더 포함하고, 각각의 충전기는 상기 복수의 배터리 유닛들 중 각각의 배터리 유닛과 연관되는, 전원.
  9. 제1항에 있어서,
    복수의 배터리 상태 결정 디바이스들 ― 각각의 배터리 상태 결정 디바이스는 상기 배터리 유닛들 중 각각의 배터리 유닛과 연관되고 상기 각각의 배터리 유닛의 충전 상태를 결정하도록 구성됨 ―; 및
    상기 복수의 배터리 상태 결정 디바이스들 및 상기 복수의 전력 흐름 디바이스들에 커플링된 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 충전 상태에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 전류 출력을 조정하도록 구성되는, 전원.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 부하에 커플링된 시스템 전압 검출기 ― 상기 시스템 전압 검출기는 시스템 전압 레벨을 검출하도록 구성됨 ―; 및
    상기 시스템 전압 검출기 및 상기 복수의 전력 흐름 디바이스들에 커플링된 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 시스템 전압 레벨이 임계 전압 레벨 아래로 떨어진 것에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 전류 출력을 증가시키도록 구성되는, 전원.
  11. 아이웨어로서,
    광학 엘리먼트;
    제1항의 전원; 및
    상기 광학 엘리먼트 및 상기 전원을 지지하도록 구성된 지지 구조를 포함하는, 아이웨어.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 지지 구조는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 프레임을 포함하고, 상기 복수의 배터리 유닛들은 상기 프레임의 제1 측면 상에 위치된 제1 배터리 유닛 및 상기 프레임의 제2 측면 상에 위치된 제2 배터리 유닛을 포함하는, 아이웨어.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 프레임 내에 내장된 연성 인쇄 회로 보드를 더 포함하고, 상기 연성 인쇄 회로 보드는 상기 제1 배터리 유닛 및 상기 제2 배터리 유닛 둘 모두에 커플링된 전력 버스를 포함하는, 아이웨어.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들의 상기 일방향 전류 흐름 디바이스들은 상기 복수의 배터리 유닛들 사이에 전류가 흐르는 것을 방지하도록 구성되고;
    각각의 전력 흐름 디바이스의 상기 전류 조절기는 상기 각각의 배터리 유닛이 상기 각각의 배터리 유닛의 정격 전류를 초과하는 것을 방지하도록 구성되는, 아이웨어.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들 각각의 상기 전류 조절기는 각각의 전류 제한을 갖고, 상기 전원은,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들에 커플링된 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 각각의 전력 흐름 디바이스의 상기 각각의 전류 제한을 조정하도록 구성되는, 아이웨어.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 조절기들 중 적어도 2개의 상기 전류 조절기의 상기 각각의 전류 제한은 상이한, 아이웨어.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 흐름 디바이스들 각각은,
    상기 각각의 전류 조절기와 직렬로 접속된 상기 각각의 일방향 전류 흐름 디바이스와 병렬로 커플링되는 각각의 쇼트키 회로를 더 포함하는, 아이웨어.
  18. 접속될 때 시스템 부하에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 조절 방법으로서,
    각각의 전류 제한을 복수의 배터리 유닛들 각각에 대한 각각의 초기 값으로 설정하는 단계 ― 상기 복수의 배터리 유닛들 각각은 접속될 때 상기 각각의 배터리 유닛과 시스템 부하 사이의 전류 조절기와 직렬로 접속된 일방향 전류 흐름 디바이스를 포함함 ―;
    상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 충전 상태를 모니터링하는 단계; 및
    상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 상기 모니터링된 충전 상태에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 중 적어도 2개의 상기 각각의 전류 제한을 개별적으로 조정하는 단계를 포함하는, 전력 공급 조절 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 시스템 부하의 시스템 전압 레벨을 모니터링하는 단계; 및
    상기 시스템 전압 레벨이 임계치 전압 레벨 아래로 떨어지는 것에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 중 적어도 2개의 상기 각각의 전류 제한을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 전력 공급 조절 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 시스템 부하는 제1 모드 및 제2 모드를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 시스템 부하가 상기 제1 모드에 있을 때, 상기 일방향 전류 흐름 디바이스 및 상기 전류 조절기를 통해 전류가 흐르게 하는 단계; 및
    상기 시스템 부하가 상기 제2 모드에 있을 때, 상기 일방향 전류 흐름 디바이스 및 상기 전류 조절기를 우회하는 단계를 더 포함하는, 전력 공급 조절 방법.
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