JP2011508343A - 双方向パワーマネジメント技術 - Google Patents

Abstract

パワーマネジメント技術を開示する。例えば、装置は、双方向電圧変換回路、および双方向電圧変換回路を充電モードおよび供給モードで選択的に動作させる制御モジュールを含んでよい。充電モードは、インターフェース（例えばＵＳＢインターフェース）により供給される電圧を、エネルギー貯蔵モジュール（例えば再充電可能なバッテリ）により使用される充電電圧に変換する。これとは逆に、供給モードは、エネルギー貯蔵モジュールにより供給される電圧を、インターフェースにより使用される電圧に変換する。
【選択図】図１

Description

スマートフォンや携帯情報端末（ＰＤＡ）といった携帯機器は、様々な処理機能を提供し得る。例えば、携帯機器は、インターネット閲覧、ワープロ、表計算、デスクトップコンピュータとの情報（例えばｅ−メール）の同期などをユーザに提供し得る。

標準的な携帯機器は、携帯機器内部の部品に電力を供給するバッテリーを含む。また、バッテリーは付属機器へ電力を供給する。さらに、バッテリーはそのような付属機器によって充電されてもよい。付属機器との接続は、様々なインターフェースを通じて提供される。そのようなインターフェースは、情報ならびに電力も伝送するための媒体（例えば導電線、ワイヤレスチャネル等）を提供し得る。ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）は、そのようなインターフェースの一例である。

多くの場合、サイズおよびコストの削減は、機器に対する重要な設計目標である。従って、付属機器とエネルギー貯蔵部品との間で電力を交換する部品のコストとサイズを低減することが望ましい。

装置実施形態の図である。

実施形態の実装を示す図である。 実施形態の実装を示す図である。

フロー図である。

システム実施形態の図である。

様々な実施形態が、概してパワーマネジメント技術に向けられている。例えば装置は、双方向電圧変換回路、および双方向電圧変換回路を充電モードと供給モードとで選択的に動作させる制御モジュールを含んでよい。充電モードは、インターフェース（例えばＵＳＢインターフェース）によって供給される電圧を、エネルギー貯蔵モジュール（例えば再充電可能なバッテリ）によって使用される充電電圧に変換する。逆に供給モードは、エネルギー貯蔵モジュールによって供給される電圧を、インターフェースによって使用される電圧に変換する。実施形態は、充電および供給動作モードに対して別個の回路を備える従来の配置よりも、サイズおよびコストの低減を有利に提供し得る。

実施形態は１つ以上の構成要素を含む。構成要素は、ある動作を実行するように用意された任意の構造を含んでよい。各構成要素は、与えられる設計パラメータあるいは性能の制限に対して、望ましいハードウェア、ソフトウェア、あるいはそれらの任意の組み合わせとして実装されてよい。実施形態は、あるトポロジーにおける限られた数の構成要素によって例として記載されるが、与えられる実装に対して望ましいように、実施形態は、構成要素を別の形で組み合わせてもよい。"１つの実施形態"あるいは"実施形態"と言及することは、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、あるいは特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する点は注目に値する。明細書中の様々な場所に現れる"１つの実施形態において"という語句は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照するわけではない。

図１は、ここに記載された技術を用いた装置１００の図である。装置１００は様々な構成要素を含んでよい。例えば図１は、インターフェースモジュール１０２、エネルギー貯蔵モジュール１０４、配電モジュール１０６、およびパワーマネジメントモジュール１０８を含む装置１００を示す。これらの構成要素は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはこれらの任意の組み合わせとして実装されてよい。

装置１００は、スマートフォン、ＰＤＡ、あるいは携帯インターフェース機器（ＭＩＤ）等の携帯通信機器に含まれてよい。一方で装置１００は、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ等の他のタイプの機器に含まれてもよい。しかしながら、実施形態はこれらの例に限定されるものではない。

インターフェースモジュール１０２は、付属機器（例えば外部機器）との情報交換を提供する。また、インターフェースモジュール１０２は電力の流れも提供する。この電力の流れは、そのような付属機器への流れであっても、付属機器からの流れであってもよい。付属機器の例としては、ジャンプドライブ、コンピュータ機器（例えばデスクトップおよびラップトップコンピュータ）、プリンタ、モデム、および様々な周辺機器が含まれる。加えて、そのような付属機器は、装置１００に電力（例えば直流電圧による電力）を供給する電源アダプタを含んでよい。しかしながら、その他のタイプの付属機器が使用されてもよい。

実施形態において、インターフェースモジュール１０２は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースを通じて、そのような付属機器との接続を提供し得る。ＵＳＢインターフェースはツイストペアデータケーブルを用いて信号を伝達する。このツイストペアはＤ＋と呼ばれる第１信号ライン、およびＤ−と呼ばれる第２信号ラインを含む。加えて、ＵＳＢインターフェースは、電力を伝送するための単一の線を備える。ＵＳＢ規格によれば、この電力ラインは直流５ボルト（±５％の許容範囲内）で動作する。

ここではＵＳＢインターフェースが記載されているが、実施形態はそのようなインターフェースを使用することに限定されない。さらに実施形態は、直流５ボルトの電力を使用するインターフェースに限定されない。

エネルギー貯蔵モジュール１０４は、装置１００内の部品、ならびに付属機器（例えばインターフェースモジュール１０２を通じて接続された機器）に動作電力を供給し得る。従って、エネルギー貯蔵モジュール１０４は、様々な貯蔵技術に従って実装される１つ以上のバッテリおよび／またはセルを含んでよい。そのような技術は再充電可能である。

例えば、エネルギー貯蔵モジュール１０４は、３．０ボルトから４．２ボルトの間のセル電圧を有する再充電可能なリチウムイオン（Ｌｉ−イオン）バッテリを含んでよい。しかしながら、その他のタイプの技術を使用してもよい。そのような技術の例としては、鉛および硫酸、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）、リチウムイオンポリマ（Ｌｉ−イオンポリマ）等が含まれる。

従って、実施形態においては、インターフェースモジュール１０２およびエネルギー貯蔵モジュール１０４は、異なる動作電圧を使用してもよい。例えば、インターフェースモジュール１０２は５ボルトのＵＳＢインターフェースを使用し、エネルギー貯蔵モジュール１０４は３．０ボルトから４．２ボルトのＬｉ−イオン技術を使用してもよい。しかしながら、装置１００はこの実装に限定されない。よって、その他の組み合わせの動作電圧を使用してもよい。

上記のように、装置１００は機器（例えば携帯通信機器等）に含まれてよい。より具体的には、装置１００は機器のマザーボードに含まれてよい。しかしながら、実施形態はこの配置に限定されない。配電モジュール１０６は、そのような機器の部品に電力を分配して供給する。これらの部品は、異なる動作電圧を必要としてもよい。従って、配電モジュール１０６は、１つ以上の直流−直流変換回路を含んでよい。実施形態においては、配電モジュール１０６は、エネルギー貯蔵モジュール１０４によって供給される電圧で動作してもよいし、インターフェースモジュール１０２によって（例えば付属機器から）供給される電圧で動作してもよい。

パワーマネジメントモジュール１０８は、装置１００の電力フローを管理する。特に、パワーマネジメントモジュール１０８は、電力の伝送に関して、様々なモードに従って装置１００を動作させる。そのようなモードの例としては、供給モードおよび充電モードが含まれる。

供給モードにおいては、バッテリ１０４（あるいは、装置１００が備えるその他の動作電力源）から、インターフェースモジュール１０２を通じて付属機器へと電力が流れる。一方、充電モードにおいては、インターフェースモジュール１０２からバッテリ１０４へと電力が流れる。

従って、パワーマネジメントモジュール１０８は、双方向の電力の流れを供給する。実施形態において、この特徴は、パワーマネジメントモジュール１０８内の双方向電圧変換回路を通じて提供される。上記のように、従来の方法は、充電モード用回路と供給モード用回路という個別の変換回路を使用している。従って、実施形態は、コストとサイズの節約に有利であり得る。

図２は、パワーマネジメントモジュール１０８に含まれ得る実装２００の図である。実装２００は様々な構成要素を含んでよい。例えば図２は、双方向電圧変換回路２０２および制御モジュール２０４を含んだ実装２００を示す。また、実装２００は、スイッチング素子２０６ａ−ｄを含むように示されている。

説明のために、実装２００は、図１の構成要素（インターフェースモジュール１０２、エネルギー貯蔵モジュール１０４、および配電モジュール１０６）と結合するように示してある。例えば実装２００は、インターフェースモジュール１０２の電力ライン（例えばＵＳＢ電力ライン）と結合されてよい。また、実装２００は、エネルギー貯蔵モジュール１０４の端子（例えばアノード）と結合されてよい。しかしながら実施形態は図１の状況に限定されない。従って、装置２００は、その他の構成要素（例えばその他のインターフェース、エネルギー貯蔵部品、および／または配電部品）と結合されてよい。

双方向電圧変換回路２０２は、インターフェースモジュール１０２およびエネルギー貯蔵モジュール１０４によって使用される電圧の間の変換を提供する。この変換はどちらの方向であってもよい。例えば、双方向電圧変換回路２０２は、エネルギー貯蔵モジュール１０４が供給する電圧を、インターフェースモジュール１０２が使用する電圧に変換してよい。逆に、双方向電圧変換回路２０２は、インターフェースモジュール１０２が供給する電圧を、エネルギー貯蔵モジュール１０４が使用する充電電圧に変換してよい。そのような変換の仕方および方向は、制御モジュール２０４によって指示される。

図２に示すように、双方向電圧変換回路２０２は、第１スイッチング素子２０８、第２スイッチング素子２１０、およびインダクタンス２１２を含む。図２は、スイッチング素子２０８および２１０が、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として実装されてよいことを示している。特にスイッチング素子２０８はＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴ、一方スイッチング素子２１０はＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴとして示されている。しかしながら、その他のタイプのデバイスが使用されてもよい。

特に、図２は、ノードＮ１とノードＮ２との間で結合されたスイッチング素子２０８を示す。次に、スイッチング素子２１０は、ノードＮ２とノードＮ３との間で結合されている。最後に、インダクタンス２１２は、ノードＮ２とノードＮ４との間で結合されている。図２に示すように、ノードＮ３はグランドノードであってよい。

上記のように、制御モジュール２０４は、双方向電圧変換回路２０２による電圧の変換を指示する。特に制御モジュール２０４は、双方向電圧変換回路２０２内のスイッチング素子２０８および２１０を制御するための制御信号２２０ｃおよび２２０ｄを生成する。これらの制御信号は、対応するスイッチング素子がオン状態（閉）にあるか、あるいはオフ状態（開）にあるかを確立する。

上記のように、実装２００はスイッチング素子２０６ａ−ｄを含む。図２は、これらの素子がＭＯＳＦＥＴで実装される様子を示している。しかしながら、その他のタイプのデバイスを使用してもよい。制御モジュール２０４は、制御信号２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｅ、および２２０ｆを通じて、それぞれスイッチング素子２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、および２０６ｄを動作させる。これらの制御信号は、対応するスイッチング素子がオン状態にあるかオフ状態にあるかを確立する。

制御信号２２０ａ−ｅが生成される方式は、実装２００の動作モードに基づいている。そのようなモードには、充電モードおよび供給モードが含まれる。制御モジュール２０４は、インターフェースモジュール１０２から取得する情報２２２に基づいて、そのようなモードから選択してよい。制御信号２２０ｆは、配電モジュール１０６が様々な部品に電力を供給するかどうかに基づいて生成される。例えば、制御信号２２０ｆは、電力を供給するためにスイッチング素子２０６ｄをオン状態とする。これは、ユーザによる選択、および／または自動電力供給処理に基づいてよい。制御モジュール２０４は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはそれらの任意の組み合わせとして実装されてよい。

充電モードは、インターフェースモジュール１０２を通じた付属機器からの電力の流れを伴う。特に、制御モジュール２０４は、インターフェースモジュール１０２が使用する電圧を、エネルギー貯蔵モジュール１０４が使用する電圧へ変換するスイッチング技術を使用している。この電力の流れの結果、エネルギー貯蔵モジュール１０４が充電され得る。

充電モードにおいて制御モジュール２０４は、（インターフェースモジュール１０２に結合される）付属機器が供給する電力が、（双方向電圧変換回路２０２を通じて）エネルギー貯蔵モジュール１０４を充電するように、スイッチング素子２０６ａ−ｄを設定する。これらのスイッチの設定に関して、より詳細に以下に記載する。

双方向電圧変換回路２０２において、スイッチング素子２０８は、（インターフェースモジュール１０２を通じて）付属機器から供給される電力を、特定周波数のチョップモードでインダクタンス２１２に接続する。典型的な周波数は３００ｋＨｚである。しかしながら、その他の周波数を使用してもよい。

スイッチング素子２０８がオン状態にある間に、インターフェースモジュール１０２からインダクタンス２１２へと電流が流れ、必要な充電電流まで電流は増加する（これは定電流時に生じる）。しかしながら、スイッチング素子２０８がオフ状態にある間に、スイッチング素子２１０がオン状態とされる（これは、スイッチング素子２０８がオフ状態にされた後、短い間隔で起きてよい）。インダクタンス２１２を通じて電流を流し続けるために、このようにスイッチング素子２１０をオンにする。スイッチング素子２１０がオン状態にある間に、インダクタンス２１２を通る電流は、正のピーク値から最小値へと減少してよい。

素子２０８および２１０のこのスイッチングは、バッテリ１０４が完全に充電されるまで、当該周波数（例えば３００ｋＨｚ）で続いてよい。この時点で、スイッチング素子２０８および２１０は、ともにオフ状態とされてよい。スイッチング素子２０８および２１０のスイッチング特性（例えば周波数およびデューティサイクル）は、調節された充電電圧レベルをエネルギー貯蔵モジュール１０４に供給するように選択されてよい。

充電モードと異なり、供給モードは、エネルギー貯蔵モジュール１０４（あるいはその他の電源）から、インターフェースモジュール１０２を通じた付属機器への電力の流れを伴う。特に、制御モジュール２０４は、エネルギー貯蔵モジュール１０４の電圧を、インターフェースモジュール１０２が使用する電圧に変換するスイッチング技術を使用する。

供給モードにおいて制御モジュール２０４は、エネルギー貯蔵モジュール１０４が供給する電力が、（双方向電圧変換回路２０２を通じて）インターフェースモジュール１０２に結合された機器へと供給されるように、スイッチング素子２０６ａ−ｄを設定する。加えて、これらのスイッチング素子は、エネルギー貯蔵モジュール１０４から配電モジュール１０６に電力を供給するように設定される。これらのスイッチの設定に関して、より詳細に以下に記載する。

双方向電圧変換回路２０２内で、スイッチング素子２０８および２１０は、供給モードにおいては充電モードとは異なった動作をする。例えば、スイッチング素子２１０は、第１のスイッチング機器として動作する。従って、スイッチング素子２１０は、エネルギー貯蔵モジュール１０４から供給される電力を、特定周波数のチョップモードでインダクタンス２１２へと接続する。典型的な周波数は３００ｋＨｚである。しかしながら、その他の周波数を使用してもよい。

オン状態にある時、スイッチング素子２１０はインダクタンス２１２をグランドに接続する。その結果、エネルギー貯蔵モジュール１０４の電圧レベルは、インダクタンス２１２を通る電流を増加させる。しかしながら、スイッチング素子２１０がオフ状態にある時、インダクタンス２１２の電流は、スイッチング素子２０８のボディダイオードを通って流れる。上記のように、スイッチング素子２０８はＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴで実装されてよい。この機構を通して、インダクタンス２１２の電流は、ボディダイオードを通じてインターフェースモジュール１０２へと流れる。

実施形態においては、ボディダイオードがインダクタンス２１２からインターフェースモジュール１０２へと電流を誘導する間に（即ち、スイッチング素子２１０がオフ状態にある時）、スイッチング素子２０８はオン状態とされてよい。これによってボディダイオードにおける電力損失が低減され、より効率のよい電圧変換が提供される。

スイッチング素子２１０のスイッチング特性（例えば周波数およびデューティサイクル）は、インターフェースモジュール１０２によって使用される調節された電圧レベルを、付属機器に供給するように選択されてよい。

図２は、制御モジュール２０４がインターフェースモジュール１０２から情報２２２を受信する様子を示す。この情報は、インターフェースモジュール１０２を通じて、付属の機器に関する特性を伝達する。例えば、そのような特性には、付属機器が電力を供給するかあるいは電力を必要とするかどうかを含んでよい。この情報に基づいて、制御モジュール２０４が動作モード（例えば供給モードあるいは充電モード）を決定する。加えて、制御モジュール２０４は、情報２２２に基づいて動作パラメータを決定してよい。そのような動作パラメータは、スイッチング素子２０６ａ−２０６ｄの設定を含んでよい。加えて、そのような動作パラメータは、双方向電圧変換回路２０２中のスイッチング素子２０８および２１０のスイッチング特性（周波数、デューティサイクル、タイミング等）を含んでよい。

上記のように、制御モジュール２０４は、供給モードが使用されているか、あるいは充電モードが使用されているかに従って、スイッチング素子２０６ａ−ｄを設定する。

例えば、充電モードにおいては、インターフェースモジュール１０２から双方向電圧変換回路２０２へと電力を供給するように、スイッチング素子２０６ａはオン状態に設定される。また、スイッチング素子２０６ｂもオン状態に設定される。これによって、（もしスイッチング素子２０６ｄもオン状態にある場合に）配電モジュール１０６へ電力が供給される。また、充電モードにおいては、制御モジュール２０４はスイッチング素子２０６ｃをオフ状態に設定する。これにより、エネルギー貯蔵モジュール１０４が、配電モジュール１０６および／またはインターフェースモジュール１０２へと電力を供給することを防ぐ。

供給モードにおいては、制御モジュール２０４は、双方向電圧変換回路２０２からインターフェースモジュール１０２へと電力を供給するように、スイッチングモジュール２０６ａをオン状態に設定する。一方、スイッチングモジュール２０６ｂはオフ状態に設定される。また、供給モードにおいてスイッチングモジュール２０６ｃは、オン状態に設定される。これにより、（もしスイッチング素子２０６ｄがオン状態である場合に）エネルギー貯蔵モジュール１０４が配電モジュール１０６へ電力を供給する。

図３は、パワーマネジメントモジュール１０８に含まれ得る、さらなる実装３００の図である。実装３００は図２の実装と類似している。しかしながら、実装３００は、制御モジュール２０４を制御モジュール２０４'で置換している。また、実装３００は、スイッチング素子２０６ａ−ｄをスイッチング素子３０２ａおよび３０２ｂで置換している。図３に示すように、これらのスイッチング素子はＭＯＳＦＥＴで実装されてよい。しかしながら、その他のタイプのデバイスを使用してもよい。

制御モジュール２０４'は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはそれらの任意の組み合わせで実装されてよい。図３に示すように、制御モジュール２０４'は、双方向電圧変換回路２０２中のスイッチング素子２０８および２１０を動作させる制御信号３２０ｂおよび３２０ｃを生成する。この動作は、実装３００が充電モードにあるか、あるいは供給モードにあるかに基づいている。従って、この制御は、図２を参照した上記の方法であってよい。

さらに、制御モジュール２０４'は、制御信号３２０ａおよび３２０ｄを通して、それぞれスイッチング素子３０２ａおよび３０２ｂを動作させる。例えば、制御モジュール２０４'は、インターフェースモジュール１０２に機器が付属している時に、スイッチング素子３０２ａをオン状態に設定する。また、配電モジュール１０６が様々な部品に電力を供給する時には、制御モジュール２０４'はスイッチング素子３０２ｂをオン状態に設定する。これは、ユーザによる選択、および／または自動電力供給処理に基づいてよい。

上記のように、実施形態は様々なインターフェースタイプおよびエネルギー貯蔵技術で動作する。実施例は、５ボルトの電力ラインおよび３．０ボルトから４．２ボルトの間の電圧で動作するＬｉ−イオンバッテリを使用したＵＳＢインターフェースを使用する。制御モジュール２０４および２０４'は、双方向電圧変換モジュールが、これらの電圧の間で変換するようにスイッチング素子を動作させてよい。しかしながら実施形態は、これらのインターフェース、電圧、あるいは貯蔵技術に限定されない。

上記の実施形態の動作を、以下の図面およびそれに伴う例を参照して、さらに記載する。いくつかの図面は論理フローを含む。ここに提示されたそのような図面はある特定の論理フローを含むが、当該論理フローは、ここに記載する一般的な機能がどのようにして実装され得るのかを単に例示するに過ぎないことが理解される。さらに、与えられた論理フローは、他に示されていなければ、必ずしも提示されている順序で実行されねばならない必要はない。加えて、与えられた論理フローは、ハードウェア構成要素、プロセッサにより実装されるソフトウェア構成要素、あるいはそれらの任意の組み合わせによって実行されてよい。実施形態は、この状況には限定されない。

図４は、論理フローの１つの実施形態を示す。特に図４は、ここに記載した１つ以上の実施形態によって実行される動作の典型例である論理フロー４００を示す。このフローを、図２および図３を参照して記載する。しかしながら、そのような動作は、これらの典型的な状況に限定されない。さらに、図４は特定の順序の動作を示しているが、その他の順序を使用してもよい。また、記載されている動作は、様々な並列的および／または逐次的な組み合わせとして実行されてもよい。

図４に示すように、論理フロー４００は、充電条件が起きているかどうかを決定するブロック４０２を含む。例えば、図２および図３を参照すると、これには、充電電力を供給するインターフェースモジュール１０２に機器が付属しているかどうかを決定する制御モジュール２０４（あるいは２０４'）が関与する。電源アダプタは、そのような機器の一例である。しかしながら実施形態は、そのような機器に限定されない。

もし充電条件が起きている場合、ブロック４０４の動作に進む。このブロックでは、変換回路（例えば双方向電圧変換回路２０２）が充電モードで動作する。

ブロック４０６において、供給条件が存在するかどうかを決定する。再び図２および図３を参照すると、これには、動作電力を要求する機器がインターフェースモジュール１０２に付属しているかどうかを決定することが関与する。ジャンプドライブはそのような機器の例である。しかしながら、実施形態はこれらの機器には限定されない。もし供給条件が起きている場合には、動作はブロック４０８へと進む。このブロックにおいて、変換回路は供給モードで動作する。

図５は、実施形態システム５００を示す。このシステムは、装置１００、実装２００および３００、論理フロー４００等の１つ以上の実施形態での使用に適している。従って、システム５００は、ここに記載されたパワーマネジメント技術を実行し得る。

図５に示すように、システム５００は機器５０２、付属機器５０３、通信ネットワーク５０４、およびリモート機器５０６を含んでよい。しかしながら実施形態は、これらの構成要素に限定されない。機器５０２は、スマートフォン、ＰＤＡ、あるいはＭＩＤといった携帯通信機器であってよい。しかしながら、機器５０２は、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ等、その他のタイプの機器であってよい。しかしながら実施形態は、これらの例に限定されない。

図５は、機器５０２が図１の構成要素を含むことを示す。しかしながら、機器５０２は、その代わりに他の実施形態の構成要素を含んでよい。また、機器５０２は、プロセッサ５０７、メモリ５０８、ユーザインターフェース５１０、および通信インターフェース５１２を含んでもよい。これらの構成要素は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはそれらの任意の組み合わせで実装されてよい。

プロセッサ５０７は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラを含んでよい。プロセッサ５０７は、様々な動作を実行するためのインストラクションを実行してよい。そのような動作は、ユーザアプリケーション、通信処理、パワーマネジメント動作等を伴う。

メモリ５０８は、データ形式の情報を格納してよい。例えばメモリ５０８は、コード化されたあるいはコード化されていないアプリケーション文書、ｅ−メール、音声ファイル、および／または画像を含んでよい。その代わりに、あるいはそれに加えて、メモリ５０８は制御論理、インストラクション、および／またはソフトウェア部品を格納してもよい。これは、プロセッサ５０７等の１つ以上のプロセッサによって実行され得るインストラクションを含んでもよい。そのようなインストラクションは、１つ以上の構成要素の機能を提供し得る。

メモリ５０８のある部分あるいは全ては、システム５００のその他の構成要素に含まれてもよいことは注目に値する。例えば、メモリ５０８のある部分あるいは全ては、装置１００の構成要素と同一の集積回路あるいはチップ上に含まれてよい。その代わりに、メモリ５０８のある部分あるいは全ては、集積回路あるいはその他の媒体（例えばハードディスクドライブ）上に配置されてもよい。実施形態は、これらの例に限定されない。

メモリ５０８は、揮発性および不揮発性メモリの両者を含む、データを格納できる機械読み取り可能な、あるいはコンピュータ読み取り可能な任意の媒体を使用して実装されてよい。例えば、メモリ５０８は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＤＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、フラッシュメモリ、強誘電性ポリマメモリ等のポリマメモリ、オボニックメモリ、相変化あるいは強誘電体メモリ、シリコン−酸化物−窒化物−酸化物−シリコン（ＳＯＮＯＳ）メモリ、磁気カードまたは光カード、あるいは情報格納に適した任意の他のタイプの媒体を含んでよい。実施形態は、この状況に限定されない。

ユーザインターフェース５１０は、機器５０２とのユーザ相互作用を容易にする。この相互作用は、ユーザからの情報の入力および／またはユーザへの情報の出力を伴う。従って、ユーザインターフェース５１０は、キーボード（例えばフルクワーティキーボード）、キーパッド、タッチスクリーン、マイクロホン、および／またはオーディオスピーカ等の１つ以上の機器を含んでよい。

通信インターフェース５１２は、機器５０６との情報の交換を提供する。この情報交換は、１つ以上のワイヤレス接続あるいは有線接続にまたがるものでよい。説明のため、図５は、ワイヤレスネットワーク５０４を通して通信インターフェース５１２が、機器５０６へワイヤレス接続を提供する様子を示す。ワイヤレスネットワーク５０４は、地上波のセルラーネットワーク、衛星ネットワーク、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（例えばＷｉＦｉネットワーク）、ワイヤレスメトロポリタンネットワーク（例えばＷＩＭＡＸネットワーク）、ならびにその他のタイプのネットワークであってよい。従って、通信インターフェース５１２は、１つ以上の通信プロトコルに従って動作を実行する送受信機および制御論理等の様々な部品を含んでよい。

機器５０２と機器５０６との間の通信は、電話による通信やメッセージングを含んでよい。加えて、そのような通信は、ｅ−メール、カレンダー入力、連絡先情報、アプリケーションファイル、コンテント（例えば、音声、画像、および／またはビデオ）等の情報の交換を含んでよい。

図５は、機器５０２が付属機器５０３に結合されていることを示す。この結合はインターフェースモジュール１０２を介している。電力は、ここに記載した技術に従って、付属機器５０３とエネルギー貯蔵モジュール１０４との間で流れ得る。

実施形態の完全な理解のために、多くの具体的な詳細をここに説明した。しかしながら、実施形態はこれらの具体的な詳細無しでも実施され得るということが当業者には理解されるであろう。他の例では、実施形態を不明瞭にしないようにするため、周知の動作、部品、および回路は、詳細には記載されていない。ここに開示された具体的な構造上および機能上の詳細は、代表的なものであり、必ずしも実施形態の範囲を限定するものでないことが理解できる。

様々な実施形態がハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、あるいは両者の組み合わせを使用して実装され得る。ハードウェア構成要素の例には、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路素子（例えばトランジスタ、抵抗、キャパシタ、インダクタ等）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理素子（ＰＬＤ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、論理ゲート、レジスタ、半導体デバイス、チップ、マイクロチップ、チップセット等が含まれてよい。ソフトウェアの例には、ソフトウェア部品、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、マシンプログラム、オペレーティングシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーチン、サブルーチン、ファンクション、メソッド、プロシージャ、ソフトウェアインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）、インストラクションセット、演算コード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、単語、値、シンボル、あるいはこれらの任意の組み合わせが含まれてよい。実施形態がハードウェア構成要素および／またはソフトウェア構成要素を使用して実装されるかどうかを決定することは、所望の演算レート、電力レベル、熱許容性、プロセスサイクルバジェット、入力データレート、出力データレート、メモリリソース、データバス速度およびその他の設計あるいは性能上の制限等の多くの要因に従って変わるものである。

いくつかの実施形態は、"結合された"、"接続された"、およびそれらの派生語の表現を用いて記載されている。これらの用語は、互いに同じ概念を表すものとして意図されるものではない。例えばいくつかの実施形態は、２つ以上の構成要素が、互いに物理的または電気的に直接接触していることを示すために"接続された"および／または"結合された"という用語を用いて記載されている。しかしながら、"結合された"という用語はまた、２つ以上の構成要素が互いに直接接触はしていないが、互いに協同する、あるいは相互に作用することも意味する。

例えば、機械によって実行された場合に、実施形態に従って方法および／または動作を当該機械に実行させる１つのインストラクションまたは１組のインストラクションを格納し得る機械読み取り可能な媒体あるいは物品を用いて、いくつかの実施形態は実装されてよい。そのような機械は、例えば、任意の適切な処理プラットフォーム、演算プラットフォーム、演算機器、処理機器、演算システム、処理システム、コンピュータ、プロセッサ、あるいはそれらと同種のものを含んでよく、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの適切な任意の組み合わせを用いて実装されてよい。機械読み取り可能な媒体あるいは物品には、例えば、任意の適切なタイプのメモリユニット、メモリデバイス、メモリ物品、メモリ媒体、記憶装置、記憶物品、記憶媒体および／または記憶ユニット、メモリ、取り外し可能な又は取り外し不可能な媒体、消去可能な又は消去不可能な媒体、書き込み可能又は再書き込み可能な媒体、デジタル又はアナログ媒体、ハードディスク、フロッピディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、記録可能コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）、書き換え可能コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、光ディスク、磁気媒体、光磁気媒体、取り外し可能なメモリカード又はディスク、様々なタイプのデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、テープ、カセット、あるいはそれらと同種の物が含まれる。インストラクションには、任意の適切な高級、低級、オブジェクト指向、ビジュアル、コンパイルされた、および／またはインタプリタプログラミング言語を用いて実装される、ソースコード、コンパイル済みコード、インタプリタコード、実行コード、静的コード、動的コード、暗号化されたコード、およびそれらと同種のもの等の、任意の適切なタイプのコードが含まれる。

特に具体的に明記しない限り、"処理"、"演算"、"計算"、"決定"、あるいはそれらと同種の用語は、演算システムのレジスタおよび／またはメモリにおいて物理量（例えば電子的）として表されるデータを、演算システムのメモリ、レジスタあるいは他のその様な情報格納、伝達、表示機器において、同様に物理量として表される他のデータに処理および／または変換するコンピュータ、演算システム、または類似の電子演算機器の行為および／または処理について言及していることが理解されるであろう。実施形態は、この状況に限定されない。

構造上の特徴および／または方法論的行為に特定的な表現で主題を記載してきたが、添付の特許請求の範囲に定義された主題は、上記の特定的特徴や行為に必ずしも限定されないことが理解される。むしろ、上記の特定的特徴や行為は、特許請求の範囲を実装する形態の例として開示されている。

Claims (20)

1. 双方向電圧変換回路と、
   前記双方向電圧変換回路を充電モードおよび供給モードで選択的に動作させ、前記充電モードはインターフェースにより供給される電圧をエネルギー貯蔵モジュールにより使用される充電電圧に変換し、前記供給モードは前記エネルギー貯蔵モジュールにより供給される電圧を前記インターフェースにより使用される電圧に変換する制御モジュールと
   を備える装置。
2. 前記制御モジュールは、充電電力を供給する機器が前記インターフェースに付属している場合に、前記双方向電圧変換回路を前記充電モードで動作させる請求項１に記載の装置。
3. 前記制御モジュールは、動作電力を要求する機器が前記インターフェースに付属している場合に、前記双方向電圧変換回路を前記供給モードで動作させる請求項１に記載の装置。
4. 前記双方向電圧変換回路は、
   第１ノードと第２ノードとの間で結合される第１スイッチング素子と、
   前記第２ノードと第３ノードとの間で結合される第２スイッチング素子と、
   前記第２ノードと第４ノードとの間で結合されるインダクタンスとを含む請求項１に記載の装置。
5. 前記第１スイッチング素子はＰ−チャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、
   前記第２スイッチング素子はＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴである請求項４に記載の装置。
6. 前記制御モジュールは、前記充電モードにおいて前記第１スイッチング素子を周期的に切り替える請求項４に記載の装置。
7. 前記制御モジュールは、前記供給モードにおいて前記第２スイッチング素子を周期的に切り替える請求項４に記載の装置。
8. 充電モードおよび供給モードから動作モードを選択する段階と、
   充電条件が起きた場合に、インターフェースにより供給される電圧をエネルギー貯蔵モジュールにより使用される充電電圧に変換する充電モードで双方向電圧変換回路を動作させる段階と、
   供給条件が起きた場合に、前記エネルギー貯蔵モジュールにより供給される電圧を前記インターフェースにより使用される電圧に変換する供給モードで前記双方向電圧変換回路を動作させる段階と
   を備える方法。
9. 前記充電条件は、充電電力を供給する機器が前記インターフェースに付属することを含む請求項８に記載の方法。
10. 前記供給条件は、動作電力を要求する機器が前記インターフェースに付属することを含む請求項８に記載の方法。
11. エネルギー貯蔵モジュールと、
    インターフェースと、
    双方向電圧変換回路と、
    前記インターフェースにより供給される電圧を前記エネルギー貯蔵モジュールにより使用される充電電圧に変換する充電モード、および、前記エネルギー貯蔵モジュールにより供給される電圧を前記インターフェースにより使用される電圧に変換する供給モードで、選択的に前記双方向電圧変換回路を動作させる制御モジュールと
    を備えるシステム。
12. 前記エネルギー貯蔵モジュールは再充電可能なバッテリを含む請求項１１に記載のシステム。
13. 前記再充電可能なバッテリはリチウムイオン（Ｌｉ−イオン）バッテリである請求項１２に記載のシステム。
14. 前記インターフェースはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースである請求項１１に記載のシステム。
15. 前記制御モジュールは、充電電力を供給する機器が前記インターフェースに付属している場合に、前記双方向電圧変換回路を前記充電モードで動作させる請求項１１に記載のシステム。
16. 前記制御モジュールは、動作電力を要求する機器が前記インターフェースに付属している場合に、前記双方向電圧変換回路を前記供給モードで動作させる請求項１１に記載のシステム。
17. 前記双方向電圧変換回路は、
    第１ノードと第２ノードとの間で結合される第１スイッチング素子と、
    前記第２ノードと第３ノードとの間で結合される第２スイッチング素子と、
    前記第２ノードと第４ノードとの間で結合されるインダクタンスとを含む請求項１１に記載のシステム。
18. 前記第１スイッチング素子はＮ−チャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、前記第２スイッチング素子はＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴである請求項１７に記載のシステム。
19. 前記制御モジュールは、前記充電モードにおいて前記第１スイッチング素子を周期的に切り替える請求項１７に記載のシステム。
20. 前記制御モジュールは、前記供給モードにおいて前記第２スイッチング素子を周期的に切り替える請求項１７に記載のシステム。

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