CN107223298A - 异构电池单元切换 - Google Patents

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Abstract

描述用于具有电池系统的设备的异构电池单元切换技术，该电池系统具有异构电池单元。控制系统被提供，该控制系统被配置为实施用于在异构电池单元之间切换用于设备的负载的策略。该切换可以涉及基于对用于设备的操作上下文的评估在由设备支持的多个不同模式之间选择。可用于异构电池单元系统的模式可以包括但不限于如下不同模式，该不同模式用于一次连接多个异构电池单元之一以服务负载、在多个异构电池单元之中快速地切换以通过从每个单元汲取总负载的百分比来服务负载和/或从多个异构电池单元中的每个异构电池单元汲取设置的电流量以服务负载。

Description

异构电池单元切换
背景技术
已经开发了移动计算设备以增加在移动设置中可用于用户的功能。例如用户可以与移动电话、平板计算机或者其他移动计算设备交互以检查电子邮件、浏览web、编写文本、与应用交互等等。移动计算设备的开发者面临的一个挑战是高效功率管理和延长电池寿命。例如由处理器以最大程度或者接近最大程度对任务的延长处理可能耗尽设备电池和产生可能迫使设备关闭的热条件。可以应用各种功率管理策略以一般地以总体设备性能为代价控制处理器和电池利用。如果为设备实施的功率管理无法达到在性能与电池寿命之间的良好平衡，则可能导致用户对设备和制造商的不满。
发明内容
描述用于具有电池系统的设备的异构电池单元切换技术，该电池系统具有异构电池单元。控制系统被提供，该控制系统被配置为实施用于在异构电池单元之间切换用于设备的负载的策略。该切换可以涉及基于对用于设备的操作上下文的评估在由设备支持的多个不同模式之间选择。可用于异构电池单元系统的模式可以包括但不限于如下不同模式，该不同模式用于一次连接多个异构电池单元之一以服务负载、在多个异构电池单元之中快速地切换以通过从每个单元汲取总负载的百分比来服务负载和/或从多个异构电池单元中的每个异构电池单元汲取设置的电流量以服务负载。
提供这一发明内容以用简化的形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的概念选集。这一发明内容不是为了标识要求保护的主题的关键特征或者必要特征，它也不是为了用来限制要求保护的主题的范围。
附图说明
图1图示根据一个或者多个实现方式的示例操作环境。
图2是描绘根据一个或者多个实现方式的具有电池系统的计算设备的示例细节的图，该电池系统具有异构电池单元。
图3是描绘根据一个或者多个实现方式的具有多个电池单元的电池系统的布置的示例的图。
图4是描绘根据一个或者多个实现方式的具有异构电池单元的系统的细节的图。
图5是描述根据一个或者多个实现方式的用于切换异构电池单元的示例过程的细节的流程图。
图6是描述根据一个或者多个实现方式的用于控制电池系统的切换硬件的操作的示例过程的细节的流程图。
图7是描述根据一个或者多个实现方式的用于实行切换策略的示例过程的细节的流程图。
图8是根据一个或者多个实现方式的可以用于异构单元切换的系统的框图。
具体实施方式
概述
一般而言，设备可以实施功率管理策略以控制处理器和电池利用和热条件，但是功率管理决定可能不利地影响设备性能。因而，如果功率管理被欠佳地实施和使性能受损，则设备的用户可能变得有受挫感。
描述用于具有电池系统的设备的异构电池单元切换技术，该电池系统具有异构电池单元。异构电池单元可以包括具有各种不同特性的单元、诸如不同大小、容量、电池技术、化学性质、形状、充电状态(SOC)等等的电池。控制系统被提供，该控制系统被配置为实施用于在多个异构电池单元之间切换用于设备的负载的策略。该切换可以涉及基于对用于设备的操作上下文的评估在由设备支持的电池系统的多个不同模式之间选择。该评估可以基于包括但不限于电池特性、充电状态、实际和预计负载、正在使用的设备应用和系统资源等等的因素。不同模式可以被映射到指示用于设备的操作上下文的因素的不同组合。响应于识别用于设备的特定操作上下文，标识对应模式并且指引电池系统的切换硬件以引起向标识的模式的切换以用于服务负载。可用于多异构电池单元系统的模式可以包括但不限于如下不同模式，该不同模式用于一次连接多个异构电池单元之一以服务负载、在多个异构电池单元之中快速地切换以通过从每个单元汲取总负载的百分比来服务负载和/或从多个异构电池单元中的每个异构电池单元汲取设置的电流量以服务负载。
这里描述的异构电池单元切换技术支持功率工作负载在异构电池单元的不同集合之间的高效分布。此外，通过在不同单元之间智能地切换、高效地使用单元和/或选择利用不足的单元以平衡负载来优化功率使用。取代仅使用相同种类的单个电池或者单元，具有不同特性的单元的组合被提供和映射到不同场景，使得为操作上下文定制用来在给定的场景中服务负载的电池单元的组合，这进一步提高功率使用、电池寿命和总体设备性能。
在以下讨论中，标题为“操作环境”的章节被提供并且描述可以在其中采用一个或者多个实现方式的一个示例环境。此后，标题为“异构电池单元切换细节”的章节描述根据一个或者多个实现方式的示例细节和过程。最后，标题为“示例系统”的章节描述可以用于异构电池单元切换的一个或者多个实现方式的示例计算设备、部件和设备。
操作环境
图1在100大体地图示根据一个或者多个实施例的操作环境。环境100包括计算设备102，该计算设备具有处理系统104(该处理系统具有一个或者多个处理器和设备(例如CPU、GPU、微控制器、硬件元件、固定逻辑器件等))、一个或者多个计算机可读介质106、操作系统108和在计算机可读介质上驻留并且由处理系统可执行的一个或者多个应用110。处理系统104可以被配置为包括并行或者串行配置的多个独立处理器和一个或者多个多核处理单元。多核处理单元可以具有在相同芯片或者集成电路上包括的两个或者更多处理器(“核”)。在一个或者多个实现方式中，处理系统104可以包括提供一系列性能能力、处理效率和功率使用特性的多个处理核。
处理系统104可以从应用110取回和执行计算机程序指令以向计算设备102提供广泛功能、包括但不限于游戏、办公生产力、电子邮件、媒体管理、打印、联网、web浏览等等。与应用110有关的多种数据和程序文件也可以被包括，它们的示例包括游戏文件、办公文档、多媒体文件、电子邮件、数据文件、web页面、用户简档和/或偏好数据等等。
计算设备102可以被体现为任何适当计算系统和/或设备、诸如举例而言而无限制游戏系统、桌面型计算机、便携计算机、平板或者板式计算机、诸如个人数字助理(PDA)的手持计算机、蜂窝电话、机顶盒、可穿戴设备(例如手表、腕带、眼镜等)等。例如如图1中所示，计算设备102可以被实施为连接到显示设备118以显示媒体内容的电视客户端设备112、计算机114和/或游戏系统116。备选地，计算设备可以是包括集成显示器122的任何类型的便携计算机、移动电话或者便携设备120。计算设备也可以被配置为被设计为由用户穿戴、附着到用户、由用户携带或者由用户以别的方式运送的可穿戴设备124。在图1中描绘的可穿戴设备124的示例包括眼镜、智能腕带或者手表和pod设备、诸如夹式健身设备、媒体播放器或者跟踪器。仅举几个示例，可穿戴设备124的其他示例包括但不限于徽章、钥匙链、进出卡和环、衣物、手套或者手镯。可以用各种部件、诸如一个或者多个处理器和存储器设备以及用不同部件的任何组合实施计算设备中的任何计算设备。以下关于图8示出和描述可以代表包括计算设备102的各种系统和/或设备的计算系统的一个示例。
举例而言而无限制，计算机可读介质可以包括通常地与计算设备关联的所有形式的易失性和非易失性存储器和/或存储介质。这样的介质可以包括ROM、RAM、闪存、硬盘、可移除介质等。计算机可读介质可以包括“计算机可读存储介质”和“通信介质”，可以在对图8的示例计算系统的讨论中找到它们的示例。
计算设备102也可以包括如以上和以下描述的那样操作的功率管理器模块126和电池系统128。电池系统128被配置为包括如以下更具体讨论的多个异构电池单元。可以使用硬件、软件、固件和/或逻辑器件的任何适当组合来提供功率管理器模块126和电池系统128。如图所示，功率管理模块126和电池系统128可以被配置为分离、单独模块。附加地或者备选地，功率管理器模块126也可以被配置为与操作系统108组合或者经由电池系统128的控制器或者其他部件实施的模块。
功率管理器模块126代表如下功能，该功能可操作用于评估系统范围的功率管理考虑并且基于评估来管理电池系统128、处理器和/或处理核的异构单元的可用性。在一个或者多个实现方式中，功率管理器模块126可以被配置为实施基于功率管理考虑建立的切换策略以控制电池系统128。这可以涉及分析如下因素，这些因素包括但不限于电池特性、电池充电水平/状态、设备功率状态、实际和预计工作负载、热条件、用户存在、处理器/核利用、应用上下文、设备上下文、优先级、上下文线索和可以用来在系统级驱动功率管理决定的其他适当性能度量。功率管理器模块126可以被配置为应用切换策略以基于对系统范围的性能度量和条件的评估(这里也称之为分析用于设备的操作上下文)来调整电池系统128的性能。应用切换策略可以涉及控制电池系统的模式、电池单元的单元状态和/或在电池系统128内包括的异构电池单元的可用性。例如功率管理器模块126可操作用于与电池系统128传达控制信号或者以别的方式与它交互以指引切换硬件的操作以根据切换策略和对操作上下文的分析在异构电池单元之间切换以服务负载。在以下章节中讨论关于异构电池单元切换的这些和其他方面的细节。
环境100还描绘计算设备102可以经由网络130通信地耦合到服务提供者132，这使计算设备102能够访问由服务提供者132使得可用的各种资源134并且与这些资源交互。资源134可以包括通常地由一个或者多个服务提供者通过网络使得可用的内容和/或服务的任何适当组合。例如内容可以包括文本、视频、广告、音频、多媒体流、应用、动画、图像、web页面等的各种组合。服务的一些示例包括但不限于在线计算服务(例如“云”计算)、认证服务、基于web的应用、文件存储和协作服务、搜索服务、消息传送服务、诸如电子邮件和/或即时消息传送和社交联网服务。
已经描述了示例操作环境，现在考虑与异构电池单元切换的一个或者多个实现方式关联的示例细节和技术。
异构电池单元切换细节
为了进一步说明，考虑在这一章节中对可以用来提供如这里描述的异构电池单元切换的示例设备、部件、过程和实施细节的讨论。一般而言，可以在这一章节中描述的示例过程的上下文中采用关于以上和以下示例描述的功能、特征和概念。另外，在本文中关于不同图和示例描述的功能、特征和概念可以相互互换而不限于在特定图或者过程的上下文中实施。另外，可以一起应用和/以不同方式组合与这里的不同代表过程和对应图关联的块。因此，这里关于不同示例环境、设备、部件、图和过程描述的个体功能、特征和概念可以以任何适当组合被使用而不限于在这一描述中由枚举的示例代表的特定组合。
示例设备
图2在200大体地描绘根据一个或者多个实现方式的具有电池系统128的计算设备102的示例细节，该电池系统具有异构电池单元。计算设备102也包括如关于图1讨论的处理系统104、计算机可读介质106、操作系统108和应用110。在描绘的示例中，功率管理器模块126也被示出为被实施为操作系统108的部件。
举例而言而非限制，电池系统128被描绘为具有电池单元202和电池控制器204。电池单元202代表可以在计算设备内包括的各种不同种类的单元。如提到的那样，电池单元202包括具有不同特性、诸如不同大小/容量、化学性质、电池技术、形状、充电状态(SOC)等等的单元。因而，电池系统128包括多个电池单元的不同组合，这些电池单元中的至少一些电池单元具有互不相同的特性。可以利用电池单元202的各种组合以提供可以被映射到不同终端使用场景的一系列容量、性能能力、效率和功率使用特性。
电池控制器204代表控制系统，其用于控制电池系统128的操作和控制从电池单元202递送功率以服务系统负载。电池控制器204可以使用适合用于相互连接电池单元202、向系统供应功率、在电池单元之间切换等等的各种逻辑、硬件、电路、固件和/或软件被配置。举例而言而非限制，图2中的电池控制器204被描绘为包括可操作用于在不同时间在使用电池单元202的不同指定的单元之间选择性地切换的切换硬件206和控制逻辑207。控制逻辑207可以反映由系统支持的不同切换模式，以上和以下讨论这些切换模式的示例。可以根据基于功率管理评估建立的切换策略使用切换硬件206来设置切换模式，该功率管理评估可以包括分析设备的操作内容。因此，取代仅并行或者串行互连电池，可以利用切换硬件206以设立用于为不同条件/上下文选择不同电池单元的切换方案。可以采用切换硬件206以一次选择一个电池单元以支持负载以及在两个或者更多不同电池之间快速地循环以从用来支持负载的每个电池同时汲取总负载的百分比或者指定的电流量。因而，可以激活异构电池单元的不同单元以在不同操作上下文中服务负载。
在一种方式中，在模式之间切换和/或使用不同电池单元在功率管理器模块126的影响之下出现。如先前指出的那样，功率管理器模块126可操作用于基于对指示操作上下文的因素的分析和切换策略管理电池系统128的异构单元的可用性。例如可以至少基于指示电池单元202的类型、单元的特性、充电状态等等的电池单元数据208评估操作上下文。操作上下文也可以代表反映如下因素的设备状态，这些因素包括设备功率状态、实际和预计工作负载、负载电流要求、热条件、用户存在、处理器/核利用、应用上下文和其他性能参数。可以基于通过分析电池单元数据208和经由功率管理器模块126跟踪的用于设备的其他上下文因素和/或性能参数识别的操作上下文选择和设置用于电池系统128的模式或者状态。
此外，功率管理器模块126可以被配置为实施切换策略210。切换策略210指定异构电池系统的切换模式和对应电池单元以用于不同操作上下文。换言之，切换策略210被设计为将电池单元202与不同上下文匹配并且控制何时使用异构电池系统的不同单元。在识别操作上下文时，切换策略210用来从由电池系统支持的多个模式之中选择匹配上下文的切换模式。然后电池系统的开关或者其他切换硬件204被控制以引起向选择的切换模式的切换。以这一方式，功率管理器模块126实施切换策略210以关于从哪个或者哪些电池汲取功率、从每个电池汲取多少功率和何时在不同模式和/或电池单元的组合之间切换做出确定。举例而言而非限制，功率管理器模块126和切换策略210在图2中被图示为被实施为操作系统108的部件。也设想作为操作系统108的部件或别的方式的其他实现方式。
通过以这里描述的方式在不同种类的电池之间切换，可以对于在给定的时间段期间执行的任务定制用于该时间段的电池单元202。根据负载要求和其他因素，可以在可以容许功率节流的场景中节省功率和电池寿命，并且可以管理电池单元202以在需要低等待时间和/或大量功率的其他“优先级”场景中实现高性能水平。这样，可以通过使用这里讨论的技术在电池单元202和/或对应模式之间选择性地切换来在功率高效使用、等待时间、电池寿命和对多个单元的利用之间实现平衡。例如可以利用相对小和高效的电池单元以服务用于操作上下文的与低优先级任务和负载要求关联的负载。在另一方面，更大容量的电池单元或者多个更小电池的组合可以被激活用于被指派高优先级和/或与相对高的负载要求关联的进行中或者预计的任务。因而，具有电池单元202的不同集合的电池系统128的切换硬件206支持以各种方式在不同电池单元202之中切换负载电流以适应不同操作上下文和场景。
示例电池单元布置
一般而言，具有多个不同电池单元的电池系统128可以用各种方式来配置并且采用多种不同类型的电池。在一个或者多个实现方式中，仅举几个示例，在系统内包括的不同电池单元202具有不同特性、诸如电池化学性质、容量、电压、大小、形状和/或充电状态中的一项或者多项的不同。使用不同类型的单元提供用于电池系统和电路板的设计的灵活性、因而使设备开发者能够进行对内部空间的更佳利用以提供具有增加的电池寿命和效率的设备。不同电池单元被布置在支持在电池单元之中的选择性切换的电路中。
具体地，图3大体地在300描绘具有多个电池单元202的电池系统128的一个说明性示例布置。可以在包括电池控制器204的电路中连接电池单元202，该电池控制器实施用于在电池单元202之中来回切换的切换硬件206和控制逻辑207。
可以根据电池模型302代表电池单元202中的每个电池单元，在图3中描绘该电池模型302的示例。电池单元中的每个电池单元也可以耦合到电容器缓冲器304，该电容器缓冲器304被提供用于在采用切换硬件206以在单元之间切换时平滑供应的功率。虽然在图3中示出电池模型302的一个说明性示例，但是将认识这里描述的概念不限于特定模型，并且可以个体地或者组合利用各种不同模型。一般而言，多个电池单元202与支持在单元之间切换的切换硬件206一起布置。切换电路也可以包括用于平滑从不同单元汲取的电流的机制、诸如示例电容器缓冲器304或者其他平滑部件。此外，切换电路包括用于指定和控制哪些单元用来服务负载、单元的操作模式和从每个单元汲取的功率量的控制逻辑207或者类似功能。
电池控制器204和切换硬件206可以被配置为支持用于电池单元202的多个不同操作模式。在一个模式中，切换硬件206被控制为一次选择从其汲取电流以支持负载的一个电池单元。为给定的时间段选择的特定单元依赖于操作上下文和切换策略。例如在相对低的电流阈值、诸如二十毫安以下，可以经由切换硬件206选择第一低功率、高效率电池单元。然后，在超过电流阈值(例如在二十毫安以上)时，可以通过指引切换硬件206将负载切换到第二更高性能电池单元。在这一模式中，切换以相对低的频率出现，使得一次使用单个电池单元来服务负载。
在另一模式中，切换硬件206被控制以在两个或者更多不同电池单元之间快速地切换以从每个单元汲取总负载电流的百分比。换言之，以相对高的频率循环切换硬件206以根据由切换策略向每个电池指派的加权从不同电池拉取电流。有效地，在这一模式中的快速循环支持通过同时从不同单元汲取负载电流的不同部分来服务负载。例如对于具有三个单元的电池系统，可以从第一单元汲取负载的百分之十，从第二单元汲取百分之三十，并且从第三单元汲取百分之六十。
在再一模式中，切换硬件206被控制以在两个或者更多不同电池单元之间快速地循环或者连接到两个或者更多不同电池单元以在基本上相同时间(例如同时)从正在用来支持负载的两个或者更多电池单元汲取指定的电流量。在这一模式中，与设置百分比或者加权因子相反，指定由每个单元供应的电流量。同样，在这一模式中的快速循环支持通过同时从不同单元汲取负载电流的不同部分来服务负载，但是在这一情况下在用于从每个单元供应的电流量的约束内。举例而言而非限制，上至指定的量(例如十毫安)的电流可以由第一电池单元供应。随后，在指定的量以上的附加指定的电流量可以由第二电池单元供应(例如在十毫安以上的接下来二十毫安)。在前两个量以上和超出该前两个量(例如在三十毫安以上)的附加负载电流可以由第三电池单元供应。
图3还描绘用于电池系统128的等效电路模型306。具体地，等效电路模型306代表可以用来使用多个电池单元202的布置向负载308提供电流I的切换硬件206。在描绘的示例中，四个不同电池单元310(1)-310(4)经由开关312可连接到负载308。开关312可以被实施为固态开关或者其他适当硬件切换器件。示例电池单元310(1)-310(4)代表被配置为提供相应电流量I1、I2、I3和I4的不同异构电池。可以使用电池单元310(1)-310(4)之一或者电池单元310(1)-310(4)的组合来供应负载电流I。为了这样做，可以如先前描述的那样根据切换策略和/或在功率管理器模块126的影响之下经由控制逻辑207控制开关312以服务负载。开关312也用来实施以上和以下描述的各种不同切换模式。例如开关312可以被定位为选择电池单元310(1)-310(4)之一并且经由选择的单元服务负载。开关312也可以被快速地循环到与不同单元关联的不同定位以有效地从每个电池同时汲取总电流I的部分。在这一方式中，通过集中从每个电池供应的电流I1、I2、I3和I4(例如I＝I1+I2+I3+I4)来供应总电流I。可以用各种方式、诸如通过将百分比、权重因子、阈值或者指定的量与单元关联来指定从每个单元获得的电流部分。
图4在400大体地描绘根据一个或者多个实现方式的具有异构电池单元的系统的示例细节。具体地，图4的示例描绘具有可以与计算设备102集成的电池单元202的系统。诸如经由包括切换硬件206和控制逻辑207的电池控制器204，经由使用这里讨论的技术的电池单元供应功率。在描绘的示例中，经由适于支持异构电池单元切换的功率管理集成电路(PMIC)402实施电池控制器204。例如在一个或者多个实现方式中，PMIC或者其他电池控制器适于包括寄存器404以支持对切换策略的策略实行。寄存器404可以被配置为保持各种参数，控制逻辑207利用这些参数以控制切换硬件206的操作并且相应地从电池单元供应功率。例如寄存器404可以包括指示切换策略、选择的切换模式的寄存器、定时寄存器以及指示电池状态、特性和指定的电流切换约束(量、权重、百分比、阈值等)的特定于电池单元的寄存器。可以向寄存器指派为在典型场景中的一般使用选择的默认值。然后可以在操作系统和/或用户输入的影响之下选择性地适配寄存器以实施用于不同使用情况的策略设置。
暴露由电池控制器实施的寄存器404以支持对切换的操作系统108和/或应用110级别控制。换言之，寄存器404提供对异构电池单元切换的用户可访问控制。举例而言而非限制，可以如在图4中代表的那样经由应用编程接口(API)406动态地设置和更新用于寄存器404的参数值，该API 406经由操作系统108被暴露。可以通过适当通信总线408在电池控制器204与操作系统之间交换API消息和/或其他控制信号，该通信总线408的一个示例是I2C总线。也可以经由控制信号和/或API向操作系统108和/或功率管理器模块126传达关于电池单元202的电池状态、工作负载和特性的信息以支持对操作上下文的评估和基于操作上下文的策略决定。
因此，如在图4中代表的那样，操作系统108通过功率管理器模块126或者以别的方式可以做出策略决定、诸如模式选择和用于电池切换的电池单元约束设置。策略决定基于指示操作上下文的性能参数被做出，该操作上下文至少包括从电池控制器204获得的关于电池状态和特性的信息。API 406提供用来向电池控制器204传达控制信号以根据策略决定设置寄存器404的机制。因此，操作系统108和/或功率管理器模块126可以指引电池控制器204的操作以通过设置寄存器404和使切换硬件206操作以实现由选择的策略指定的模式和电池单元约束来实施对该选择的策略的策略实行。然后根据策略决定经由电池单元中的一个或者多个电池单元向系统供应功率。
示例过程
关于图5至7的示例讨论异构电池单元切换技术的更多方面。可以利用这里描述的环境、系统、设备和部件和结合任何适当硬件、软件、固件或者其组合来实施在本文中描述的过程。过程可以被表示为指定由一个或者多个实体执行的操作的块的集合，并且不必限于用于由相应块执行操作的所示顺序。
图5是描述根据一个或者多个实现方式的用于切换异构电池单元的示例过程500的细节的流程图。过程500可以通过适当地配置的计算设备、诸如通过操作系统108、功率管理器模块126和/或关于图1-4的示例描述的其他功能来实施。关于过程500讨论的个体操作和细节也可以用各种方式与这里关于图6和图7的示例过程讨论的操作和细节组合。
用于具有电池系统的计算设备的操作上下文被分析，该电池系统具有异构电池单元(块502)。例如操作系统108可以被配置为评估性能参数以识别操作上下文，并且基于操作上下文做出用于设备的系统范围的功率管理决定。举例而言而非限制，操作上下文可以反映电池状态、电池容量、总工作负载、工作负载分布、热条件、对用户存在的指示、功率可用性(例如电池水平、连接连接等)、应用类型、工作类别、优先级设置等等中的一项或者多项的组合。可以经由如这里描述的功率管理器模块126或者类似功能做出评估。
从由电池系统支持的多个切换模式之中选择切换模式以服务计算设备的负载，该切换模式被选择为匹配操作上下文(块504)。具体地，可以如先前描述的那样基于对操作上下文的分析以做出策略决定来选择模式。例如由操作系统108实施的切换策略210可以被配置为将不同模式与操作上下文匹配。响应于识别操作上下文，操作系统108可以被配置为应用切换策略210以选择被映射到识别的操作上下文的模式。设想各种切换模式，先前描述了这些切换模式的示例。切换策略210可以反映用于在性能与功率使用之间达到平衡的设计决定。另外，切换策略210可以由开发者和/或用户可配置以更多朝着性能或者更多朝着高效功率使用(例如延长的电池寿命)转移平衡。
控制信号被传达以指引电池系统的切换硬件以在异构电池单元之间切换以使用选择的切换模式来服务负载(块506)。例如操作系统108可以经由控制信号发送命令以指引电池控制器204的操作以实施切换策略210和/或选择的模式。这可以涉及动态地更新寄存器404和/或引起切换硬件206的对应改变以选择用于服务负载电流的电池单元202并且如由切换策略210和/或选择的模式指定的那样操作电池单元。因而，控制信号可以被配置为使切换硬件如由选择的切换模式指定的那样选择性地激活和去激活异构电池单元的单元。
图6是描述根据一个或者多个实现方式的用于控制电池系统的切换硬件的操作的示例过程400的细节的流程图。过程600可以通过适当地配置的计算设备、诸如通过关于图1-4的示例描述的功率管理器模块126和/或其他功能来实施。关于过程600讨论的个体操作和细节也可以用各种方式与这里关于图5和图7的示例过程讨论的操作和细节组合。
根据为设备选择的切换策略确定具有多个异构电池单元的电池系统的一个或者多个电池单元用于服务设备负载(块602)。例如可以利用为设备建立的切换策略210以用先前描述的方式做出策略决定。这可以涉及标识异构系统的用于特定操作上下文的电池单元。可以基于对各种性能参数和/或电池单元数据的分析来评估操作上下文。可以基于切换策略210和策略决定标识和选择不同切换模式，该不同切换模式指示使用哪些单元和如何使用单元以服务负载。然后控制电池系统的切换硬件的操作以通过在如由切换策略指定的那样确定的一个或者多个电池单元之间切换来服务设备负载(块604)。例如可以用任何适当方式提供用于引起切换硬件206的操作并且实施策略和/或模式的控制信号。在一种方式中，可以调用API 406以如先前讨论的那样传达用于设置电池控制器的寄存器404的指令。附加地或者备选地，控制信号可以提供由电池控制器204可解释以如由信号指引的那样设置开关312的定位的命令。可以经由I2C总线或者其他适当通信总线在功率管理器模块126与电池控制器204之间传达这样的信号。在任何情况下，控制信号被配置为引起如由切换策略指定的那样在一个或者多个电池单元之间切换。
图7是描述根据一个或者多个实现方式的用于实行切换策略的示例过程700的细节的流程图。过程700可以通过适当地配置的计算设备、诸如通过电池控制器204、控制逻辑207和/或关于图1-4的示例描述的其他功能来实施。关于过程700讨论的个体操作和细节也可以用各种方式与这里关于图5和图6的示例过程讨论的操作和细节组合。
跟踪用于具有异构电池单元的电池系统的性能参数(块702)。基于跟踪，传达足以支持选择用于在指定的时间段期间服务设备负载的切换策略的数据(块704)。例如电池控制器204可以被配置为跟踪各种参数，这些参数指示经由电池控制器控制的电池系统128的性能。例如电池控制器204可以被配置为收集和存储指示电池单元的类型、单元的特性、充电状态等等的各种电池单元数据208。可以使得电池单元数据208由功率管理器模块126或者等效功能可访问以支持包括用于电池切换的策略决定的功率管理操作。例如可以经由API通过适当通信总线传达至少一些电池单元数据208用于由功率管理器模块126、操作系统和/或其他应用使用。
响应于对数据的传达，获得为指定的时间段选择的切换策略的指示(块706)。在指定的时间段期间，应用选择的切换策略以控制电池系统的切换硬件的操作以通过在多个异构电池单元之间切换来服务设备负载(块708)。例如电池控制器204对数据的传达可以发起由功率管理器模块126或者其他模块以这里讨论的方式对上下文的分析和对切换策略的选择。然后可以向电池控制器204提供响应，该响应被配置为包括关于选择的切换策略的指示。例如响应可以是以控制信号或者API消息的形式，该控制信号或者API消息指定用于由电池控制器204实施的控制逻辑207和/或寄存器404的设置。经由这样的信号或者消息动态地设置由控制逻辑207和/或寄存器404反映的参数提供用于指引电池控制器204的操作以实施选择的策略的机制。这可以包括控制电池控制器204的切换硬件206的操作以通过在多个异构电池单元之间切换来服务设备负载。如指出的那样，可以在由电池控制器支持的多个不同模式中操作多个单元。模式中的至少一些模式可以被配置为在两个或者更多单元之间来回切换以通过从两个或者更多单元供应功率的部分来服务负载。也可以在一些场景中个体地使用单元以使用单元中的单个单元来服务负载。采用相同切换电路以实施多个不同模式并且由此个别地和在两个或者更多单元的组合中提供对异构电池单元的访问。
示例系统
图8图示包括示例计算设备802的示例系统800，该示例计算设备802代表可以实施这里描述的各种技术的一个或者多个计算系统和/或设备。计算设备802可以例如是服务提供者的服务器、与客户端关联的设备(例如客户端设备)、片上系统和/或任何其他适当计算设备或者计算系统。
示例计算设备802如图所示包括处理系统804、一个或者多个计算机可读介质806和相互通信地耦合的一个或者多个I/O接口808。虽然未示出，但是计算设备802还可以包括将各种部件相互耦合的系统总线或者其他数据和命令传送系统。系统总线可以包括不同总线结构中的任何总线结构或者组合，该不同总线结构诸如存储器总线或者存储器控制器、外围总线、通用串行总线和/或利用多种总线架构中的任何总线架构的处理器或者本地总线。也设想多种其他示例、诸如控制和数据线。
处理系统804代表用于使用硬件来执行一个或者多个操作的功能。因而，处理系统804被图示为包括可以被配置为处理器、功能块等等的硬件元件810。这可以包括作为专用集成电路或者使用一个或者多个半导体形成的其他逻辑器件的在硬件中的实现方式。硬件元件810不受形成它们的材料或者在其中采用的工艺机制所限制。例如处理器可以由一个或者多个半导体和/或晶体管(例如电子集成电路(IC))组成。在这样的上下文中，处理器可执行的指令可以是电子地可执行的指令。
计算机可读介质806被图示为包括存储器/存储装置812。存储器/存储装置812代表与一个或者多个计算机可读介质关联的存储器/存储容量。存储器/存储装置812可以包括易失性介质(诸如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性介质(诸如只读存储器(ROM)、闪存、光盘、磁盘等等)。存储器/存储装置812可以包括固定介质(例如RAM、ROM、固定硬驱动等等)以及可移除介质(例如闪存、可移除硬驱动、光盘等等)。可以用如以下进一步描述的多种其他方式配置计算机可读介质806。
一个或者多个输入/输出接口808代表用于使用各种输入/输出设备允许用户向计算设备802录入命令和信息并且也允许向用户和/或其他部件或者设备呈现信息的功能。输入设备的示例包括键盘、光标控制设备(例如鼠标)、用于语音操作的麦克风、扫描仪、触摸功能(例如被配置为检测物理触摸的电容性或者其他传感器)、相机(例如该相机可以采用可见光或者不可见光波长、诸如红外线频率以检测未涉及触摸的移动作为手势)等等。输出设备的示例包括显示设备(例如监视器或者投影仪)、扬声器、打印机、网卡、触觉响应设备等等。因此，可以用如以下进一步描述的多种方式配置计算设备802以支持用户交互。
这里可以在软件、硬件元件或者程序模块的一般上下文中描述各种技术。一般而言，这样的模块包括执行特定任务或者实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、元件、部件、数据结构等等。如这里所用术语“模块”、“功能”和“部件”一般地代表软件、固件、硬件或者其组合。这里描述的技术的特征独立于平台，这意味着可以在具有多种处理器的多种商用计算平台上实施技术。
可以在某个形式的计算机可读介质上存储或者跨该形式的计算机可读介质传输描述的模块和技术的实现方式。计算机可读介质可以包括计算设备802可以访问的多种介质。举例而言而无限制，计算机可读介质可以包括“计算机可读存储介质”和“通信介质”。
“计算机可读存储介质”是指与仅信号传输、载波或者信号本身对照而言支持信息存储的介质和/或设备。因此，计算机可读存储介质不包括信号承载介质、瞬态信号或者信号本身。计算机可读存储介质包括硬件、诸如以适合用于存储信息、诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块、逻辑元件/电路或者其他数据的方法或者技术实施的易失性和非易失性、可移除和非可移除介质和/或存储设备。计算机可读存储介质的示例可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或者其他存储器技术、CD-ROM、数字万用盘(DVD)或者其他光存储装置、硬盘、磁盒、磁带、磁盘存储装置或者其他磁存储设备或者适合用来存储希望的信息并且可以由计算机访问的其他存储设备、有形介质或者制造品。
“通信介质”可以是指被配置为诸如经由网络向计算设备802的硬件传输指令的信号承载介质。通信介质通常地可以在调制的数据信号、诸如载波、数据信号或者其他传送机制中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据。通信介质也包括任何信息递送介质。术语“调制的数据信号”意味着如下信号，该信号让它的特性中的一个或者多个特性以对信号中的信息进行编码的方式来设置或者改变。举例而言而非限制，通信介质包括有线介质、诸如有线网络或者直接有线连接、以及无线介质、诸如声学、RF、红外线和其他无线介质。
如先前描述的那样，硬件元件810和计算机可读介质806代表以如下硬件形式实施的指令、模块、可编程逻辑器件和/或固定器件逻辑，可以在一些实施例中采用该硬件形式以实施这里描述的技术的至少一些方面。硬件元件可以包括集成电路或者片上系统的部件、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)和在硅或者其他硬件器件中的其他实现方式。在本上下文中，硬件元件可以作为执行由指令定义的程序任务的处理设备、模块和/或由硬件元件体现的逻辑以及用来存储用于执行的指令的硬件器件操作，该用来存储用于执行的指令的硬件器件例如先前描述的计算机可读存储介质。
也可以采用前述各项的组合以实施这里描述的各种技术和模块。因而，软件、硬件或者程序模块可以被实施为在某个形式的计算机可读存储介质上和/或由一个或者多个硬件元件810体现的一个或者多个指令和/或逻辑，该程序模块包括操作系统108、应用110、功率管理器模块126和其他程序模块。计算设备802可以被配置为实施与软件和/或硬件模块对应的特定指令和/或功能。因而，可以至少部分地在硬件中、例如通过使用计算机可读存储介质和/或处理系统的硬件元件810来实现实施模块如下模块，该模块作为软件由计算设备802可执行。指令和/或功能可以由一个或者多个制造品(例如一个或者多个计算设备802和/或处理系统804)可执行/可操作以实施这里描述的技术、模块和示例。
如图8中进一步所示，示例系统800在个人计算机(PC)、电视设备和/或移动设备上运行应用时支持用于无缝用户体验的普适环境。服务和应用在利用应用、玩视频游戏、观看视频等等时从一个设备向下一设备转变时在所有三个环境中基本上相似地运行以用于共同用户体验。
在示例系统800中，通过中央计算设备互连多个设备。中央计算设备可以是多个设备本地的或者可以位置远离多个设备。在一个实施例中，中央计算设备可以是通过网络、因特网或者其他数据通信链路连接到多个设备的一个或者多个服务器计算机的云。
在一个实施例中，这一互连架构支持跨多个设备递送功能以向多个设备的用户提供共同和无缝体验。多个设备中的每个设备可以具有不同物理要求和能力，并且中央计算设备使用平台以支持向设备递送既为设备定制又为所有设备所公共的体验。在一个实施例中，创建目标设备类，并且为该泛型设备类定制体验。设备类可以由物理特征、使用类型或者设备的其他共同特性定义。
在各种实现方式中，计算设备802可以采用多种不同配置、诸如用于计算机814、移动装置816和电视818使用。这些配置中的每个配置包括可以具有一般地不同的构造和能力的设备，因此可以根据不同设备类中的一个或者多个设备类配置计算设备802。例如计算设备802可以被实施为计算机814设备类，该设备类包括个人计算机、桌面型计算机、多屏幕计算机、膝上型计算机、上网本等等。
计算设备802也可以被实施为移动装置816设备类，该设备类包括移动设备、诸如移动电话、便携音乐播放器、便携游戏设备、平板计算机、多屏幕计算机等等。计算设备802也可以被实施为电视818设备类，该设备类包括在随意查看环境中具有或者连接到一般地更大的屏幕的设备。这些设备包括电视、机顶盒、游戏控制台等等。
这里描述的技术可以由计算设备802的这些各种配置支持而不限于这里描述的技术的具体示例。这通过在计算设备802上包括功率管理器模块126来说明。也可以全部或者部分通过使用分布式系统、诸如如以下描述的那样经由平台822在“云”820上实施由功率管理器模块126和其他模块/应用代表的功能。
云820包括和/或代表用于资源824的平台822。平台822抽象化云820的硬件(例如服务器)和软件资源的底层功能。资源824可以包括可以在与计算设备802远离的服务器上执行计算机处理之时利用的应用和/或数据。资源824也可以包括在因特网上和/或通过用户网络、诸如蜂窝或者Wi-Fi网络提供的服务。
平台822可以抽象化用于连接计算设备802与其他计算设备的资源和功能。平台822也可以用于抽象化资源的规模以提供与对于经由平台822实施的资源824的所遇需求对应的规模级别。因而在一个互连设备实施例中，可以遍及系统800分布这里描述的功能的实现方式。例如可以部分在计算设备802上以及经由将云820的功能抽象化的平台822实施该功能。
示例实现方式
这里描述的异构电池单元切换的示例实现方式包括但不限于以下示例中的一个或者多个示例之一或者任何组合：
例1.一种由计算设备实施的方法，包括：分析用于具有电池系统的计算设备的操作上下文，该电池系统具有异构电池单元；从由电池系统支持的多个切换模式之中选择用于服务计算设备的负载的切换模式，该切换模式被选择为匹配操作上下文；以及传达控制信号以指引电池系统的切换硬件在异构电池单元之间切换以使用被选择的切换模式来服务负载。
例2.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中的方法，其中异构电池单元包括具有不同特性的至少两个单元，这些特性包括大小、容量、电池技术、化学性质、形状或者充电状态(SOC)中的至少一项中的不同。
例3.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中的方法，其中多个切换模式包括可操作用于以下各项的不同模式：一次连接异构电池单元之一以服务负载；在异构电池单元之间快速地切换以通过从每个异构电池单元汲取负载的百分比来服务负载；以及从异构电池单元中的每个异构电池单元同时汲取设置的电流量以服务负载。
例4.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中的方法，其中分析操作上下文包括跟踪电池状态、当前电池工作负载、预测的将来工作负载、热条件、对用户存在的指示和功率可用性。
例5.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中的方法，其中分析操作上下文包括获得从电池控制器传达的电池单元数据以支持功率管理操作，并且至少部分基于电池单元数据识别操作上下文。
例6.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中的方法，其中多个切换模式的不同模式被映射到不同操作上下文。
例7.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中的方法，其中控制信号被配置为使切换硬件如由被选择的切换模式指定的那样选择性地激活和去激活异构电池单元的单元。
例8.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中的方法，其中传达控制信号包括传达消息以指引电池系统的功率管理集成电路的操作以设置功率管理集成电路的寄存器以引起被选择的切换模式的实施。
例9.一种用于计算设备的电池系统，包括：异构电池单元；以及电池控制器，包括：切换硬件，可操作用于从异构电池单元选择性地汲取功率；以及控制逻辑，用于根据为计算设备建立的切换策略控制切换硬件以在异构电池单元之间切换。
例10.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的电池系统，其中电池控制器被配置为支持多个不同切换模式。
例11.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的电池系统，其中切换硬件包括固态开关和电容器缓冲器，固态开关可定位以在异构电池单元之间选择，电容器缓冲器与异构电池单元中的每个异构电池单元关联以平滑当在异构电池单元之间切换时被产生的电流的电容器缓冲器。
例12.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的电池系统，其中切换硬件被配置为在异构电池单元之间快速地切换以通过从每个异构电池单元汲取负载的部分来服务用于计算设备的电流负载。
例13.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的电池系统，其中切换硬件还被配置为一次连接异构电池单元之一以服务电流负载。
例14.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的电池系统，其中根据切换策略控制切换硬件包括：跟踪用于电池系统的异构电池单元的性能参数；基于跟踪，传达足以支持选择用于在指定的时间段期间服务设备负载的切换策略的数据；响应于对数据的传达，获得对为指定的时间段选择的切换策略的指示；以及在指定的时间段期间，应用被选择用于控制切换硬件的操作的切换策略以通过在异构电池单元之间切换来服务设备负载。
例15.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的电池系统，其中电池控制器适于包括寄存器，这些寄存器被配置为保持由控制逻辑用来控制切换硬件的操作的各种参数，这些寄存器包括指示至少选择的切换策略和为异构电池单元指定的特定于电池的约束的寄存器。
例16.一种计算设备，包括：具有异构电池单元的电池系统；以及控制系统，被配置为实施用于使用多个切换模式在异构电池单元之间切换用于设备的负载的策略，这些切换模式包括可操作用于以下各项的不同模式：一次连接异构电池单元之一以服务负载；在异构电池单元之中快速地切换以通过从每个异构电池单元汲取负载的百分比来服务负载；以及从异构电池单元中的每个异构电池单元同时汲取设置的电流量以服务负载。
例17.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的计算设备，其中电池系统还包括：电池控制器，其具有可操作用于在不同时间在异构电池单元的不同单元的使用之间选择性地切换的切换硬件和控制逻辑。
例18.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的计算设备，其中控制系统包括：计算设备的操作系统的功率管理器模块，其被配置为指引切换硬件的操作以将电池系统设置到多个切换模式中。
例19.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的计算设备，其中功率管理器模块还被配置为：获得从电池控制器传达的电池单元数据；至少部分基于电池单元数据识别用于计算设备的操作上下文；选择多个切换模式中的匹配操作上下文的模式；以及向电池控制器传达控制信号以引起由切换硬件的切换以使用被选择的模式来操作电池系统。
例20.在这一章节中的示例中的任何一个或者多个示例中记载的计算设备，其中控制信号被配置为通过设置由电池控制器实施的寄存器的值以指示被选择的模式和为异构电池单元的单元被指定的特定于电池的切换约束来引起切换。
结论
虽然已经用特定于结构特征和方法动作的言语描述示例实现方式，但是将理解在所附权利要求中定义的实现方式未必地限于描述的具体特征或者动作。实际上，具体特征和动作作为实施要求保护的特征的示例形式被公开。

Claims (15)

1.一种由计算设备实施的方法，包括：
分析用于具有电池系统的计算设备的操作上下文，所述电池系统具有异构电池单元；
从由所述电池系统支持的多个切换模式之中选择用于服务所述计算设备的负载的切换模式，所述切换模式被选择为匹配操作上下文；以及
传达控制信号以指引所述电池系统的切换硬件在所述异构电池单元之间切换以使用被选择的所述切换模式来服务所述负载。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述异构电池单元包括具有不同特性的至少两个单元，所述不同特性包括大小、容量、电池技术、化学性质、形状或者充电状态(SOC)中的至少一项中的不同。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个切换模式包括可操作用于以下各项的不同模式：
一次连接所述异构电池单元之一以服务所述负载；
在所述异构电池单元之间快速地切换以通过从每个异构电池单元汲取所述负载的百分比来服务所述负载；以及
从所述异构电池单元中的每个异构电池单元同时汲取设置的电流量以服务所述负载。
4.根据权利要求1所述的方法，其中分析所述操作上下文包括跟踪电池状态、当前电池工作负载、预测的将来工作负载、热条件、对用户存在的指示和功率可用性。
5.根据权利要求1所述的方法，其中分析所述操作上下文包括获得从电池控制器传达的电池单元数据以支持功率管理操作，并且至少部分基于所述电池单元数据识别所述操作上下文。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个切换模式的不同模式被映射到不同操作上下文。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制信号被配置为使所述切换硬件如由被选择的所述切换模式指定的那样选择性地激活和去激活所述异构电池单元的单元。
8.根据权利要求1所述的方法，其中传达所述控制信号包括传达消息以指引所述电池系统的功率管理集成电路的操作以设置所述功率管理集成电路的寄存器以引起被选择的所述切换模式的实施。
9.一种用于计算设备的电池系统，包括：
异构电池单元；以及
电池控制器，包括：
切换硬件，可操作用于从所述异构电池单元选择性地汲取功率；以及
控制逻辑，用于根据为所述计算设备建立的切换策略控制所述切换硬件以在所述异构电池单元之间切换。
10.根据权利要求9所述的电池系统，其中所述切换硬件包括固态开关和电容器缓冲器，所述固态开关可定位以在所述异构电池单元之间选择，所述电容器缓冲器与所述异构电池单元中的每个异构电池单元关联以平滑当在所述异构电池单元之间切换时被产生的电流。
11.根据权利要求9所述的电池系统，其中所述切换硬件被配置为在所述异构电池单元之中快速地切换以通过从每个异构电池单元汲取所述负载的部分来服务用于所述计算设备的电流负载。
12.根据权利要求11所述的电池系统，其中所述切换硬件还被配置为一次连接所述异构电池单元之一以服务所述电流负载。
13.一种计算设备，包括：
具有异构电池单元的电池系统；以及
控制系统，被配置为实施用于使用多个切换模式在所述异构电池单元之间切换用于所述设备的负载的策略，所述切换模式包括可操作用于以下各项的不同模式：
一次连接所述异构电池单元之一以服务所述负载；
在所述异构电池单元之中快速地切换以通过从每个异构电池单元汲取所述负载的百分比来服务所述负载；以及
从所述异构电池单元中的每个异构电池单元同时汲取设置的电流量以服务所述负载。
14.根据权利要求13所述的计算设备，其中：
所述电池系统还包括：电池控制器，其具有可操作用于在不同时间在所述异构电池单元的不同单元的使用之间选择性地切换的切换硬件和控制逻辑；以及
所述控制系统包括：所述计算设备的操作系统的功率管理器模块，其被配置为指引所述切换硬件的操作以将所述电池系统设置到所述多个切换模式中。
15.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述功率管理器模块还被配置为：
获得从所述电池控制器传达的电池单元数据；
至少部分基于所述电池单元数据识别用于所述计算设备的操作上下文；
选择所述多个切换模式中的匹配所述操作上下文的模式；以及
向所述电池控制器传达控制信号以引起由所述切换硬件的切换以使用被选择的所述模式来操作所述电池系统，所述控制信号被配置为通过设置由所述电池控制器实施的寄存器的值以指示被选择的所述模式和为所述异构电池单元的单元被指定的特定于电池的切换约束来引起所述切换。
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