CN116257125A - 电子装置及其负载调整方法 - Google Patents

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CN116257125A CN202111511010.8A CN202111511010A CN116257125A CN 116257125 A CN116257125 A CN 116257125A CN 202111511010 A CN202111511010 A CN 202111511010A CN 116257125 A CN116257125 A CN 116257125A
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王川荣
陈志强
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Abstract

一种电子装置及其负载调整方法。此方法包括下列步骤：检测外部电源的供电；在检测到外部电源的供电的情况下，计算并记录电池由满电容量自耗电至预设容量所经过的自耗电时间；计算自当前时间往前一预设期间内所记录的多个自耗电时间的第一平均值，并与所述预设期间的前一预设期间的自耗电时间的第二平均值比较；以及根据比较结果，调整控制电子装置进入负载调整状态的功率限制的大小。

Description

电子装置及其负载调整方法
技术领域
本公开涉及一种电子装置及其电源管理方法，尤其涉及一种电子装置及其负载调整方法。
背景技术
在笔电市场中，电竞(Gaming)机种的市场需求越来越大，而此机种的效能需求较高，功耗也较大。笔记本电脑上有着交流(AC)与直流(DC)两种电源供应的架构，在AC电源供应下能够让系统的负载全开，而在DC电源供应下，则因为电池规格的限制，必须采用一些降效能的机制，也就是节流(Throttling)，以在维持系统正常运作的情况下延长运作时间。
然而，在AC与DC的功率差异过大或是节能程度不够大等极端条件下，系统仍有可能来不及反应，结果使得在交流适配器(AC adaptor)拔掉后，电池被强制进入过电流保护，进而让系统瞬间关机。
举例来说，图1是现有电子装置进入过电流保护状态的示意图。在图1所示的波形图10中，编号1的波形为系统电压，编号2的波形为硬件的处理器热(Processor hot，Prochot)保护机制，编号3的波形为软件的处理器热保护机制，编号4的波形则系统电流。由图1中的波形变化可以发现，在交流适配器拔掉的瞬间，由硬件及软件保护机制所生成的降效能的程度不够大，结果导致系统电压降至3.8V且系统吃电为0(如区段12中的波形所示)，使得系统无预警直接进入关机。
发明内容
本公开一实施例提供一种电子装置的负载调整方法，适用于具处理器及电池的电子装置。此方法包括下列步骤：检测外部电源的供电；在检测到外部电源的供电的情况下，计算并记录电池由满电容量自耗电至预设容量所经过的自耗电时间；计算自当前时间往前一预设期间内所记录的多个自耗电时间的第一平均值，并与所述预设期间的前一预设期间的自耗电时间的第二平均值比较；以及根据比较结果，调整控制电子装置进入负载调整状态的功率限制(power limit)的大小。
本公开一实施例提供一种电子装置，其包括电池、存储装置及处理器。其中，电池用以对电子装置进行供电。存储装置用以存储计算机程序。处理器耦接电池及存储装置，经配置以加载并执行计算机程序以检测外部电源的供电，在检测到外部电源的供电的情况下，计算电池由满电容量自耗电至预设容量所经过的自耗电时间并记录于存储装置，计算自当前时间往前一预设期间内所记录的多个自耗电时间的第一平均值，并与所述预设期间的前一预设期间的自耗电时间的第二平均值比较，以及根据比较结果，调整控制电子装置进入负载调整状态的功率限制的大小。
为让本公开能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是现有电子装置进入过电流保护状态的示意图；
图2是根据本公开一实施例所示出的电子装置的方块图；
图3是依照本公开一实施例所示出的电子装置的负载调整方法的流程图；
图4A及图4B是依照本公开一实施例所示出的检测交流适配器供电的示意图；
图5是依照本公开一实施例所示出的电池耗电状态图；
图6是依照本公开一实施例所示出的调整电子装置进入负载调整状态的功率限制的示意图。
符号说明
10：波形图
12：区段
20：电子装置
22：电池
24：存储装置
26：处理器
42：插头
422、442：正极端
44：插口
444：检测插针
GND：接地端
50：电池耗电状态图
60：系统功率变化图
62：波形
S302～S308：步骤
具体实施方式
本公开实施例提出一种电子装置及其负载调整方法，通过在电子装置连接AC电源期间计算电池自满电状态下降至预设容量的自耗电时间，并以一预设期间(如一个月)为基准使用简单移动平均(simple moving average，SMA)法取得自耗电时间的平均值，而在当前预设期间的自耗电与前一个预设期间的自耗电相比减少了预设比率时，自动进行系统负载的调整，从而确保系统在切换电源时不会因为功率或节能程度的差异进入过电流保护而导致系统直接关机。
图2是根据本公开一实施例所示出的电子装置的方块图。请参考图2，本公开实施例的电子装置20例如是具有运算能力且支持交流(AC)与直流(DC)电源供应的笔记本电脑、桌面计算机、服务器、工作站等计算器装置，或是手机、平板计算机等行动装置，其中包括电池22、存储装置24及处理器26等组件，这些组件的功能分述如下：
电池22例如是由多个电池单体(cell)串接而成，所述电池芯的种类包括锂离子(Li-ion)电池、镍氢(Ni-MH)电池或高分子锂(Li-polymer)电池，但不限于此。
存储装置24例如是任意型式的固定式或可移动式随机存存储器(Random AccessMemory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash memory)、硬盘或类似组件或上述组件的组合，而用以存储可由处理器26执行的计算机程序。
处理器26例如是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、微控制器(Microcontroller)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、可编程控制器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device，PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本公开不在此限制。在本实施例中，处理器24可从存储装置22加载计算机程序，以执行本公开实施例的电子装置的负载调整方法。
图3是依照本公开一实施例所示出的电子装置的负载调整方法的流程图。请同时参照图2及图3，本实施例的方法适用于上述的电子装置20。以下即搭配电子装置20的各项组件说明本实施例的电子装置的负载调整方法的详细步骤。
在步骤S302中，电子装置20是由处理器26检测外部电源的供电。在一实施例中，上述的外部电源例如是交流适配器(AC adapter)，而电子装置20中例如配置有用以连接交流适配器的插口(jack)，处理器26例如是利用此插口中的检测插针(pin)检测交流适配器的连接。其中，当检测插针的电位由高变低时，处理器26即可判定检测到外部电源的供电。在其他实施例中，电子装置20亦可采用其他方式(例如利用传感器)检测外部电源的供电，本实施例不限制其实施方式。
举例来说，图4A及图4B是依照本公开一实施例所示出的检测交流适配器供电的示意图。请参照图4A，在交流适配器的架构中，交流适配器的插头(plug)42包括正极端422及接地端GND，而电子装置上的插口44则包括正极端442、接地端GND及检测插针444。其中，当插头42插入插口44时，如图4B所示，插头42的接地端GND会先接触到插口44的接地端GND，接着插头42的正极端422会接触到插口44的正极端442，最后插头42的接地端GND会接触到插口44的检测插针444。其中，当插头42未插入插口44时，检测插针444的信号为高，而当插头42插入插口44时，检测插针444的信号会变为低。通过上述机制，电子装置可根据检测插针444的检测结果，发送信号至电池，以告知交流适配器的连接状态。
在步骤S304中，处理器26在检测到外部电源的供电的情况下，计算并记录电池22由满电容量自耗电至预设容量所经过的自耗电时间。其中，所述预设容量例如是满电容量的百分之80至百分之98之间的任意数值，但本实施例不限于此。
在外部电源的供电的情况下，电池22将经由外部电源充电，而充电至相对荷电状态(Relative State-Of-Charge，RSOC)为100％后停止。为了不让电池一直处于循环充放电的状态，电子装置例如设定有一回充限制。即，当电池的相对荷电状态到达100％时充电停止，直到相对荷电状态随着电池自耗电而下降至例如95％的预设容量时，才进行回充。其中，电池的自耗电电流会随着电池的老化而有所不同，而由于电池老化后的内阻增大，上述电池自耗电的时间(即，RSOC由100％到95％的时间)会越来越短。
举例来说，图5是依照本公开一实施例所示出的电池耗电状态图。如图5的电池耗电状态图50所示，当AC电源存在(即，交流适配器插入)的时候，系统基本上由AC电源供电，而电池在RSOC到达100％后将进入自耗电状态。其中，当电池的RSOC到达95％且交流适配器拔出时，此时系统的耗电会由电池来供应，电池的容量也随系统放电电流的增加而减少。假如此时AC电源还是插着的状态，则AC电源将会对电池进行充电。
在步骤S306中，处理器26计算自当前时间往前一预设期间内所记录的多个自耗电时间的第一平均值，并与该预设期间的前一预设期间的自耗电时间的第二平均值比较。所述预设期间的长度例如介于一周至三个月之间，但本实施例不限于此。
详细而言，由图5的实施例可知，在AC电源存在的情况下，电池在RSOC的值为100％到95％的期间内都是自耗电，通过计算此自耗电期间，并利用简单移动平均(SMA)法取得该自耗电期间的平均值，则可用以作为电子装置调整负载的依据。其中，由于在单一个月中并非每天都有充电至RSOC为100％的机会，因此只取一个月中有达到此条件的数据来计算自耗电时间。
若以一个月为基准，则第x个月的自耗电时间的平均值SMAx的计算公式如下：
Figure BDA0003405353970000051
其中，t1至tn为第x个月中有发生RSOC从100％下降到95％的情况时所计算的自耗电时间，其中n为正整数。
在步骤S308中，处理器26根据比较结果，调整控制电子装置20进入负载调整状态的功率限制(power limit)的大小。在一实施例中，处理器26例如是在所计算的第一平均值与第二平均值的比率小于预设比率时，调整功率限制的大小。所述预设比率的数值例如介于百分之80至百分之95，而所述调整功率限制的大小例如是将功率限制乘上预设比例或减去预设数值，本实施例不限制其调整方式。
在一实施例中，处理器26例如会调整目前为单片系统(system on chip，SoC)所设置的4级功率限制PL1～PL4中的至少一个功率限制。其中，PL1为平均功率，其数值接近热设计功耗(Thermal Design Power，TDP)，处理器26允许一直保持在此功率级别。PL2高于PL1，处理器26可允许在PL2的功率下维持例如100秒的运作，一般的增压(boost)即处于PL2状态。PL3更高一级，处理器26可允许在PL3的功率下维持例如10毫秒。PL4则为功率上限，处理器26不允许超过此功率限制，这代表当系统耗电即将超出PL4的功率限制时，系统会立刻降载，但处理器能在PL2以上至PL4区间维持10毫秒的功率放电。
举例来说，图6是依照本公开一实施例所示出的调整电子装置进入负载调整状态的功率限制的示意图。请参照图6，在本实施例的系统功率变化图60中，波形62示出系统耗电功率的变化，PL1、PL2、PL4例如是上述针对单芯片系统所设置的功率限制。其中，PL1为系统正常耗电的功率限制，由于系统耗电会因为硬件配置的不同产生不同的峰值功率(peakpower)，本实施例针对此状况分别设置了更高级别的功率限制PL2及PL4。
需说明的是，由于电池老化后，其放电能力跟着变差，在这种情况下，若系统仍维持同样的拉载，电池可能会因为负荷不了而进入断电保护，结果将造成系统瞬间关机。因此，在本实施例中，当最近一个月所算出的SMA值与前一个月所算出的SMA值的比率下降至小于等于90％时，系统将会对功率限制PL2及PL4进行下修10％的调整。这等于将电池设定为老化了10％，放电能力也跟着下降10％，如调整后的功率限制0.9×PL2及0.9×PL4。通过下修功率限制，当系统耗电增加时，系统可提早进行负载调整(即，降载)以避免因电池负荷不了而导致关机。
综上所述，本公开实施例的电子装置及其负载调整方法通过持续监测、记录并统计电池自耗电所需的自耗电时间，而能够及早发现电池的老化并做适当的调整，因此可避免系统因电池无法负荷耗电而导致关机。本实施例方法通过修改电池的电池管理系统(Battery Management System，BMS)及嵌入式控制器(Embedded Controller，EC)的软件/固件即可实现，能够确保系统不会发生瞬间断电，不会让使用者明显感受到效能降低，对于电池的保护也不会打折。
然本公开已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本公开的保护范围当视后附的权利要求及其均等范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种电子装置的负载调整方法，适用于具处理器及电池的电子装置，所述方法包括下列步骤：
检测外部电源的供电；
在检测到所述外部电源的供电的情况下，计算并记录所述电池由满电容量自耗电至预设容量所经过的自耗电时间；
计算自当前时间往前预设期间内所记录的多个自耗电时间的第一平均值，并与所述预设期间的前预设期间的所述自耗电时间的第二平均值比较；以及
根据比较结果，调整控制所述电子装置进入负载调整状态的功率限制的大小。
2.根据权利要求1所述的电子装置的负载调整方法，其中所述外部电源为交流适配器，所述检测所述外部电源的供电的步骤包括：
利用所述电子装置上用以连接所述交流适配器的插口中的检测插针检测所述交流适配器的连接，其中当所述检测插针的电位由高变低时，判定检测到所述外部电源的供电。
3.根据权利要求1所述的电子装置的负载调整方法，其中所述预设期间的长度介于一周至三个月。
4.根据权利要求1所述的电子装置的负载调整方法，其中根据所述比较结果，调整控制所述电池进入负载调整状态的所述功率限制的大小的步骤包括：
当所述第一平均值与所述第二平均值的比率小于预设比率时，调整所述功率限制的大小。
5.根据权利要求4所述的电子装置的负载调整方法，其中所述预设比率的数值介于百分之80至百分之95。
6.一种电子装置，包括：
电池，对所述电子装置进行供电；
存储装置，存储计算机程序；以及
处理器，耦接所述电池及所述存储装置，经配置以加载并执行所述计算机程序以：
检测外部电源的供电；
在检测到所述外部电源的供电的情况下，计算所述电池由满电容量自耗电至预设容量所经过的自耗电时间并记录于所述存储装置；
计算自当前时间往前预设期间内所记录的多个自耗电时间的第一平均值，并与所述预设期间的前预设期间的所述自耗电时间的第二平均值比较；以及
根据比较结果，调整控制所述电子装置进入负载调整状态的功率限制的大小。
7.根据权利要求6所述的电子装置，还包括：
插口，包括检测插针，用以连接交流适配器，其中
所述处理器利用所述检测插针检测所述交流适配器的连接，并在检测到所述检测插针的电位由高变低时，判定检测到所述外部电源的供电。
8.根据权利要求6所述的电子装置，其中所述预设期间的长度介于一周至三个月。
9.根据权利要求6所述的电子装置，其中所述处理器包括在所述第一平均值与所述第二平均值的比率小于预设比率时，调整所述功率限制的大小。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中所述预设比率的数值介于百分之80至百分之95。
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