JP2009519697A - 短時間のバッテリ電圧低下のためのバッテリ再充電防止方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、短時間のバッテリ電圧低下時における不必要なバッテリ再充電を防止するための方法及び回路構成（１００）に関する。そのような回路構成（１００）は、バッテリ（ＢＡＴ）両端間の可変値（Ｖ_bat）が閾値（Ｖ_ref）を下回るという電圧変化（ΔＶ）を検出するための検出手段（２００）、及び、その後に続く可変値（Ｖ_bat）が閾値（Ｖ_ref）を下回ると直ぐに経過時間（ｔ_e）を測定するとともに基準時間（Ｗ）に対する電圧変化（ΔＶ）の継続時間（δ）を評価するための時間決定手段（３００）を備えている。閾値（Ｖ_ref）は、バッテリ充電コントローラ（４００）によって開始されるバッテリ充電サイクルが必要と見なされる値として定義される。経過時間（ｔ_e）が基準時間（Ｗ）に満たない場合、すなわち、バッテリ（ＢＡＴ）が短時間の電圧低下を受ける場合には、バッテリ充電サイクルが再開されない。これに対し、経過時間（ｔ_e）が基準時間（Ｗ）よりも長く続いたことを示すレジュームフラグ（ＲＦ）がセットされてバッテリ充電コントローラ（４００）へ送られることにより、新たなバッテリ充電サイクルが開始される。時間決定手段（３００）は、レジュームフラグ（ＲＦ）がリセットされると直ぐに、すなわち、可変値（Ｖ_bat）が閾値（Ｖ_ref）を超えると直ぐに、あるいは、ワット損を抑えつつレジュームフラグ（ＲＦ）がセットされると直ぐに、使用不可能としても良い。本発明は、取り外し可能な充電式のバッテリ（ＢＡＴ）を使用する任意の携帯可能なモバイル装置に対して適用できるとともに、任意のパワー・バッテリ管理集積回路（ＩＣ）で実施することができる。

Description

本発明は、バッテリ充電コントローラが短時間のバッテリ電圧低下時に充電サイクルを開始することを防ぐための方法及び回路構成に関する。

ディスクドライブは、多量のデータの比較的高速な記憶及び検索のために最も一般的に使用される周辺機器である。元来デスクトップコンピュータ及びサーバのようなシステムにおいて使用されたハードディスクドライブまたは光ディスクドライブなどのドライブは、今日では携帯型ジュークボックス、携帯型マルチメディアアプリケーション、携帯電話、デジタルエンハンスドコードレス通信（ＤＥＣＴ）電話、携帯端末（ＰＤＡ）、携帯型パーソナルコンピュータ、カムコーダ、デジタルスチルカメラ、及び、携帯型記憶装置（例えば、ハードディスクを使用するＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）メモリスティック）などの多くの携帯可能なモバイル装置に不可欠となっている。これらはそれぞれ、外部ＤＣ電源が同時にそれらの取り外し可能なバッテリと関連する回路に給電する、充電・プレイモードで動作できる。

今日のオーディオ・ビデオアプリケーションでは、ハードディスクまたは光ディスクからミュージックファイルを再生している間、またはビデオファイルを見ている間、ディスクドライブは、それが通信するデータバッファを断続的に再充填しつつ電力を節約するために周期的間隔で回転する必要がある。

バッファ充填／消去サイクルのこの周期的なシーケンスは、ファイルにおいてデータのために使用されるデータ圧縮のタイプ、発信チャンネルのデータストリームビットレート、データバッファサイズ、及び、データバッファのＦＩＦＯ（先入れ先出し）ハンドリングに依存する。

データバッファを充填しながらハードディスクまたは光ディスクを読み取る継続時間は、ディスクの読み取りアクセス、データバッファの書き込みアクセス、ハードディスクまたは光ディスクとデータバッファとの間のデータバスの転送速度によって決まる。

ハードディスクまたは光ディスクの読み取り中、ハードディスクドライブまたは光ディスクドライブの給電にかかる負荷が大幅に変化する可能性があり、それにより、これらの負荷変化がバッテリ電圧の電圧低下を引き起こす可能性がある。

ほとんどのＬｉイオンバッテリチャージャは、バッテリ電圧が特定の閾値電圧を下回る時にバッテリ充電プロセスを再開する。ほとんどの場合、この閾値（レジュームレベルとも称する）は固定（例えば、最大バッテリ電圧の９６％に固定）されるか、またはプログラム可能である。

したがって、充電供給源に接続しながらハードディスクドライブまたは光ディスクドライブを作動させることによって引き起こされるバッテリ電圧降下は、バッテリ充電プロセスの不必要な再開をもたらし、その後、ほとんどの場合新たに不必要なバッテリの完全中断をもたらす可能性がある。

したがって、本発明の目的は、バッテリ充電サイクルを制御するバッテリ充電コントローラが短時間のバッテリ電圧低下時に不必要な充電サイクルを開始することを防ぐことができる回路構成及び対応する防止方法を提供することである。

本発明は、独立請求項、有利な実施形態を記載する従属請求項によって定義される。したがって、回路構成は固定された、またはプログラム可能な閾値を下回る可変値の電圧変化を検出するための検出手段、及び、検出手段の後側に位置し、且つ可変値が閾値を下回ると直ぐに経過時間を測定するための時間決定手段を備えている。これにより、固定された、またはプログラム可能な基準時間に対するそのような電圧変化の継続時間を評価できるとともに、そのような継続時間によって短時間の電圧低下と長時間の電圧低下とを区別することができる。

また、電圧低下が長時間の場合、すなわち経過時間が基準時間に達すると直ぐに、レジュームフラグがセットされる。したがって、電圧変化が基準時間よりも長く続いたことを示す情報を記憶できる。

更に、可変値がバッテリ両端間の電圧であっても良く、この場合、レジュームフラグを、これらの電圧変化を受けるバッテリの充電サイクルを制御するバッテリ充電コントローラへ送ることができる。バッテリ充電コントローラは、レジュームフラグを受けると、バッテリが長時間の電圧変化を受けていること、及び、それによりバッテリ充電サイクルを開始できることが通知される。これに対し、そのような通知が無ければ、バッテリが短時間の電圧低下を受けている時に、充電サイクルは開始されない。このように充電サイクルの総数を減らすことにより、バッテリチャージャによって生じる中央マイクロコントローラへの割込みの数も最小限に抑えられ、それによりバッテリ寿命が延びる。

検出手段は、このようにして可変値と閾値とを比較するとともに結果的な出力状態ハイまたはロウを生成するためのコンパレータ手段であっても良い。

時間決定手段は、経過時間を計数するための計数手段であっても良い。

また、使用可能となった時間決定手段は、レジュームフラグがリセットされると直ぐにまたはレジュームフラグがセットされると直ぐに使用不可能としても良い。後者の場合には、それによりワット損を抑えることができる。回路構成は、バッテリ充電サイクルを制御する任意のパワー・バッテリ管理集積回路（ＩＣ）で実施できる。

添付の図面を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明する。

図１において、本発明の好ましい実施形態に係る回路構成１００は、コンパレータなどの検出手段２００の後側に位置する、カウンタまたはデバウンス回路などの時間決定手段３００を含む。

電圧変化ΔＶを検出するため、検出手段２００の第１の入力は、そのような電圧変化を受け易い端子に対して接続され、一方、第２の入力は、最大バッテリ電圧の例えば９６％で固定された値、またはプログラム可能な値として定義される閾値電圧Ｖ_refに対して接続され、この閾値電圧によりバッテリ再充電が必要であると見なされる。

任意の携帯可能なモバイル装置が、外部ＤＣ電源によって同時に給電されるその取り外し可能なバッテリＢＡＴと関連する回路とを有することができる充電・プレイモードで動作する、バッテリチャージャ（図示せず）の例を発端として、第１の入力は、バッテリＢＡＴが接続される端子に対して連結されても良い。回路がバッテリＢＡＴからの更なる電流を必要とする時、例えばハードディスクドライブまたは光ディスクドライブがそれと通信するデータバッファを再充填するために断続的に回転しなければならない時には常に、電流の振幅は、バッテリ電源インピーダンスＲ_batとの積がバッテリ電圧電位Ｖ_batのかなりの部分を占めるようになり、それにより、かなりのバッテリ電圧低下がもたらされる。

図２に示すように、検出手段２００は、両方の入力を比較し、出力信号Ｖ_outを生成する。この出力信号Ｖ_outは、閾値電圧Ｖ_refがバッテリ電圧Ｖ_batよりも大きい時に第１の状態ロウを有し、閾値電圧Ｖ_refがバッテリ電圧Ｖ_batよりも小さい時に第２の状態ハイを有する。

結果として得られる出力信号Ｖ_outは、その後、時間決定手段３００のエッジトリガ、例えばイネーブル入力ＥＮに対して伝えられ、それにより、時間決定手段３００は、第２の状態ハイから第１の状態ロウへの出力信号Ｖ_outの第１の移行（立ち下り）によって使用可能となるとともに、第１の状態ロウから第２の状態ハイへの出力信号Ｖ_outの第２の移行（立ち上がり）によって使用不可能となる。

時間決定手段３００は、バッテリ電圧Ｖ_batが閾値電圧Ｖ_refを下回っている間の時間間隔に対応する電圧変化ΔＶ（ΔＶ_１及びΔＶ_２を参照）の継続時間δ（δ_１及びδ_２を参照）を評価するために、バッテリ電圧Ｖ_batが閾値電圧Ｖ_refに達すると直ぐに経過時間ｔ_eの測定を開始する。

経過時間ｔ_eが固定の、またはプログラム可能な基準時間ｔ_ref（例えば、デバウンス時間）に達すると、必ずレジュームフラグＲＦがハイ状態でセットされ、電圧変化ΔＶ（ΔＶ_２を参照）が基準時間ｔ_refよりも長く続いた旨の表示をするためにレジュームフラグＲＦがバッテリ充電コントローラへ送られる。レジュームフラグＲＦは、バッテリ電圧Ｖ_batが閾値電圧Ｖ_refを越えるまで、すなわち、出力信号Ｖ_outが第２の状態ハイに戻るまで、ハイ状態のままである。一方、レジュームフラグＲＦは、出力信号Ｖ_outが第１の状態ロウへ切り換わる時にリセットされる。

バッテリ充電コントローラは、ハイ状態のレジュームフラグが通知されると、長時間の電圧低下を受けた時（ΔＶ_２及びδ_２を参照）にのみバッテリＢＡＴを再充電するための充電サイクルを開始する。そのため、バッテリＢＡＴが短時間の電圧低下のみを受ける（ΔＶ_１及びδ_１を参照）時、すなわち、経過時間ｔ_eが基準時間ｔ_refを下回っているためにレジュームフラグがロウ状態にある時に、不必要なバッテリ再充電が避けられる。

上記のように充電サイクルの総数を減らすことにより、バッテリ寿命が延びるとともに、バッテリチャージャによって生じる中央マイクロコントローラへの割込みの数が最小限に抑えられる。

図３に示すように、前述した本発明は、代替的に、基準時間ｔ_refに達すると直ぐに時間決定手段３００を使用不可能としつつ使用することもできる。この場合、アクティブな時間決定手段３００で散逸される余分なエネルギを節約できる。

なお、本発明は、バッテリが取り外し可能であるか否かに関わらず、任意の充電式バッテリに対して適用することができるとともに、バッテリ充電サイクルを制御する任意のパワー・バッテリ管理集積回路（ＩＣ）で実施できる。

要約すると、短時間のバッテリ電圧低下時における任意の不必要なバッテリ再充電を防止するための方法及び回路構成１００について説明してきた。そのような回路構成１００は、バッテリＢＡＴ両端間の可変値Ｖ_batが閾値Ｖ_refを下回るという電圧変化ΔＶを検出するための検出手段２００、及び、その後に続く、可変値Ｖ_batが閾値Ｖ_refを下回ると直ぐに経過時間ｔ_eを測定するとともに基準時間ｔ_refに対する電圧変化ΔＶの継続時間δを評価するための時間決定手段３００を備えている。閾値Ｖ_refは、バッテリ充電コントローラ４００によって開始されるバッテリ充電サイクルが必要であると見なされる値として定義される。経過時間ｔ_eが基準時間ｔ_refに満たない場合、すなわち、バッテリＢＡＴが短時間の電圧低下を受ける場合には、バッテリ充電サイクルは再開されない。これに対し、経過時間ｔ_eが基準時間ｔ_refよりも長く続いたことを示すレジュームフラグＲＦがセットされてバッテリ充電コントローラ４００へ送られることにより、新たなバッテリ充電サイクルが開始される。時間決定手段３００は、レジュームフラグＲＦがリセットされると直ぐに、すなわち、可変値Ｖ_batが閾値Ｖ_refを超えると直ぐに、あるいは代替的に、ワット損を抑えつつレジュームフラグＲＦがセットされると直ぐに、使用不可能としても良い。本発明は、取り外し可能な充電式のバッテリＢＡＴを使用する任意の携帯可能なモバイル装置に対して適用できるとともに、任意のパワー・バッテリ管理集積回路（ＩＣ）で実施することができる。

最後に、重要なこととして「備える（comprises, comprising）」という用語が請求項を含む本明細書において使用される場合、その用語は、記載した特徴、手段、工程、または要素の存在の特定を意図するものであるが、それが記載したもの以外の一つまたは複数の特徴、手段、工程、要素、または群の存在または追加を排除するものでないことに留意されたい。さらに、請求項の要素についての前置詞である「一つの（a, an）」は、それらの要素が複数存在することを排除するものでない。

本発明の好ましい実施形態に係る回路構成を示す図である。 レジュームフラグがリセットされると直ぐにカウンタが使用不可能となる場合における、時間に対する、異なる電圧低下を受けるバッテリ電圧Ｖ_batのプロット、コンパレータの出力での電圧レベルＶ_outのプロット、カウンタの状態（使用可能−使用不可能）のプロット、レジュームフラグの状態（セット−リセット）のプロットを示す図である。 レジュームフラグがセットされると直ぐにカウンタが使用不可能となる場合における、時間に対する、異なる電圧低下を受けるバッテリ電圧Ｖ_batのプロット、コンパレータの出力での電圧レベルＶ_outのプロット、カウンタの状態（使用可能−使用不可能）のプロット、及び、レジュームフラグの状態（セット−リセット）のプロットを示す図である。

Claims (18)

1. 短時間のバッテリ電圧低下に応じたバッテリ再充電を防止するための回路構成（１００）であって、
   ａ）閾値（Ｖ_ref）を下回る可変値（Ｖ_bat）の電圧変化（ΔＶ）を検出するための検出手段（２００）、及び
   ｂ）前記電圧変化（ΔＶ）の継続時間（δ）を評価するために、前記可変値（Ｖ_bat）が前記閾値（Ｖ_ref）に達すると直ぐに経過時間（ｔ_e）の測定を開始するための時間決定手段（３００）を備え、前記継続時間（δ）は、前記可変値（Ｖ_bat）が前記閾値（Ｖ_ref）を下回っている間の時間間隔に対応し、前記時間決定手段（３００）は前記検出手段（２００）の後側に位置し、
   前記経過時間（ｔ_e）は基準時間（ｔ_ref）に達する時にのみレジュームフラグ（ＲＦ）がセットされ、前記レジュームフラグ（ＲＦ）は、前記電圧変化（ΔＶ）が前記基準時間（ｔ_ref）よりも長く続いたことを示すことを特徴とする回路構成（１００）。
2. 前記検出手段がコンパレータ手段（２００）を備えることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。
3. 前記コンパレータ手段（２００）は、前記可変値（Ｖ_bat）と前記閾値（Ｖ_ref）とを比較するとともに、前記閾値（Ｖ_ref）が前記可変値（Ｖ_bat）よりも大きい時に第１の状態（ロウ）を有し且つ前記閾値（Ｖ_ref）が前記可変値（Ｖ_bat）よりも小さい時に第２の状態（ハイ）を有する結果的な出力信号（Ｖ_out）を生成し、前記出力信号（Ｖ_out）は前記時間決定手段（３００）の入力に対して供給されることを特徴とする請求項２に記載の回路構成。
4. 前記時間決定手段が時間計数手段（３００）を備える、請求項３に記載の回路構成。
5. 前記時間決定手段（３００）は、前記第２の状態（ハイ）から前記第１の状態（ロウ）への前記出力信号（Ｖ_out）の第１の移行によって使用可能となり、前記出力信号（Ｖ_out）が前記継続時間（δ）中に前記第１の状態（ロウ）を維持することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回路構成。
6. 前記使用可能となった時間決定手段（３００）は、前記第１の状態（ロウ）から前記第２の状態（ハイ）への前記出力信号（Ｖ_out）の第２の移行によって使用不可能となることを特徴とする請求項５に記載の回路構成。
7. 前記使用可能となった時間決定手段（３００）は、前記時間決定手段が前記基準時間（ｔ_ref）に達すると直ぐに使用不可能となることを特徴とする請求項５に記載の回路構成。
8. 前記レジュームフラグ（ＲＦ）は、前記第１の状態（ロウ）から前記第２の状態（ハイ）への前記出力信号（Ｖ_out）の第２の移行によってリセットされることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の回路構成。
9. 前記可変値（Ｖ_bat）がバッテリ（ＢＡＴ）両端間の電圧に対応することを特徴とする請求項８に記載の回路構成。
10. 前記レジュームフラグ（ＲＦ）が前記バッテリ（ＢＡＴ）の充電サイクルを制御するバッテリ充電コントローラへ送られ、それにより前記充電サイクルが開始されることを特徴とする請求項９に記載の回路構成。
11. 前記閾値（Ｖ_ref）及び前記基準時間（ｔ_ref）がそれぞれ固定された値、またはプログラム可能な値であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の回路構成。
12. 前記時間計数手段がカウンタ（３００）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の回路構成。
13. ａ）請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の回路構成を少なくとも備えるパワー・バッテリ管理集積回路（ＩＣ）。
14. 短時間のバッテリ電圧低下に応じたバッテリ再充電を防止するための防止方法であって、
    ａ）閾値（Ｖ_ref）を下回る可変値（Ｖ_bat）の電圧変化（ΔＶ）を検出するステップ、
    ｂ）経過時間（ｔ_e）を測定して前記電圧変化（ΔＶ）の継続時間（δ）を評価するために、前記可変値（Ｖ_bat）が前記閾値（Ｖ_ref）に達すると直ぐに時間測定を開始するステップ、及び
    ｃ）前記経過時間（ｔ_e）は基準時間（ｔ_ref）に達する時には常にレジュームフラグ（ＲＦ）をセットし、前記レジュームフラグ（ＲＦ）は前記電圧変化（ΔＶ）が前記基準時間（ｔ_ref）よりも長く続いたことを示すステップ、
    を少なくとも含む防止方法。
15. 前記可変値（Ｖ_bat）が前記閾値（Ｖ_ref）を越えると直ぐに前記時間測定を中断するステップを更に含む、請求項１４に記載の防止方法。
16. 前記レジュームフラグ（ＲＦ）がセットされると直ぐに前記時間測定を中断するステップを更に含む、請求項１４に記載の防止方法。
17. 前記可変値（Ｖ_bat）がバッテリ（ＢＡＴ）両端間の電圧に対応する、請求項１５または請求項１６に記載の防止方法。
18. 前記バッテリ（ＢＡＴ）の充電サイクルを制御するバッテリ充電コントローラ（４００）へ前記レジュームフラグ（ＲＦ）を送るステップを更に含む、請求項１７に記載の防止方法。

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