JP5261835B2 - モバイル電子デバイスおよびそのバッテリモジュールの電力管理方法 - Google Patents

モバイル電子デバイスおよびそのバッテリモジュールの電力管理方法 Download PDF

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Description

本非仮出願は、米国特許法U.S.C.35巻セクション119(a)に基づき、台湾・中華民国において2009年11月10日に出願された特許出願第098138097号明細書の優先権を主張しており、その全内容をここに参照として組み込む。
本発明はモバイル電子デバイスに係り、より具体的には、モバイル電子デバイスおよびそのバッテリモジュールの電力管理方法に係る。
商用電力ソケット等の外部電源が利用可能な環境においては、ポータブルコンピュータを利用するユーザは通常、電力供給部を自身のポータブルコンピュータに常時接続しており、電力供給部を利用して外部の交流電力を直流電力に変換してポータブルコンピュータへ給電している。通常このような状況であってもユーザはコンピュータに充電式バッテリを残しており、ポータブルコンピュータが充電式バッテリに充電を行っている場合がある。
図1は、従来の充電式バッテリの累積容量を示す概略図である。具体的には図1は従来のポータブルコンピュータの充電式バッテリの容量変化曲線を示す概略図である。コンピュータに直流電力を供給する場合に電力アダプタ回路が充電式バッテリを充電することができるので、図1の曲線は充電式バッテリに貯蔵される容量を示す。充電式バッテリは徐々に充電して充電状態101から全容量状態102まで移行し、全容量状態102を継続して保っている。
充電式バッテリが全容量状態を保つ、という上述した方法では、ポータブルコンピュータが外部に持ち出されると、直ちに最長利用可能期間にわたってコンピュータが充電式バッテリの給電により動作することになる。しかし、上述した方法では、充電式バッテリの寿命に悪影響が出る。充電式バッテリの利用可能な累積容量は一定の特徴を有する。つまり、実際に充電式バッテリに貯蔵されている容量が一定の期間高レベルを維持する間、この充電式バッテリの利用可能な累積容量が徐々に小さくなる傾向がある。従って長期間が経過すると、充電式バッテリの利用可能な累積容量が低下して給電が不可能になる。
図2は、充電式バッテリの利用可能な累積容量の経時的な低下を示す概略図である。図2は、それぞれ異なる容量を貯蔵する充電式バッテリを一年間使用しなかったときの、充電式バッテリの利用可能な累積容量の変化を示す。第1の曲線202は、貯蔵容量が100%の充電式バッテリを一年間使用しなかった場合、充電式バッテリの利用可能な累積容量が元の利用可能な累積容量の90%に低下したことを示す。
第2の曲線204は、貯蔵容量が40%の充電式バッテリを一年間使用しなかった場合、充電式バッテリの利用可能な累積容量が元の利用可能な累積容量の97%に低下したことを示す。
第3の曲線206は、貯蔵容量がゼロの充電式バッテリを一年間使用しなかった場合、充電式バッテリの利用可能な累積容量が、略元の利用可能な累積容量のまま維持されることを示す。
図2から、充電式バッテリに貯蔵されている容量が多いほど、長期間が経過すると、この充電式バッテリの利用可能な累積容量が小さくなる、という結論が導き出される。
先行技術における充電式バッテリの利用可能な累積容量の低下、という問題を改善するには、ユーザが充電式バッテリの全放電を定期的間隔で行って、充電式バッテリに残る全容量が高容量状態のまま維持されないよう気をつけることで、充電式バッテリの利用可能な累積容量を維持するようにすればよい。しかしこの方法では、一側面で、ユーザは全放電を定期的に行う必要があり、不便である。別の側面で、充電式バッテリの全充放電回数が制約をうける。上述した方法では、バッテリの全累積容量は維持されるようになるかもしれないが、充電式バッテリの残りの充電回数が減ってしまう。
本発明の目的の1つは、先行技術を向上させるモバイル電子デバイスおよびそのバッテリモジュールの電力管理方法を提供することである。
一側面では、電力供給部と協同するモバイル電子デバイスが提供される。モバイル電子デバイスはシステム時間を持つ。モバイル電子デバイスは、バッテリモジュールと、充放電モジュールと、制御モジュールとを備える。充放電モジュールはバッテリモジュールに連結される。制御モジュールは、バッテリモジュールと充放電モジュールとに連結される。電力供給部がモバイル電子デバイスに連結され、システム時間が維持期間内にない場合、制御モジュールは充放電モジュールを制御してバッテリモジュールの容量を第1の容量の範囲内に維持する。電力供給部がモバイル電子デバイスに連結され、システム時間が維持期間内にある場合、制御モジュールは充放電モジュールを制御してバッテリモジュールの容量を、第2の容量の範囲内に維持する。第2の容量の範囲の容量は、第1の容量の範囲の容量よりも大きい。
本発明の別の側面では、バッテリモジュールの電力管理方法が提供される。電力管理方法は、システム時間を持つモバイル電子デバイスで利用可能である。電力管理方法は、モバイル電子デバイスがバッテリモジュールおよび電力供給部に連結されているか否かを判断する段階と、モバイル電子デバイスがバッテリモジュールおよび電力供給部に連結されている場合、モバイル電子デバイスのシステム時間が維持期間内にあるか否かを判断する段階と、モバイル電子デバイスのシステム時間が維持期間内にない場合、バッテリモジュールの容量を第1の容量の範囲内に維持する段階と、モバイル電子デバイスのシステム時間が維持期間内にある場合、バッテリモジュールの容量を第2の容量の範囲内に維持する段階とを備える。第2の容量の範囲の容量は、前記第1の容量の範囲の容量よりも大きい。
本発明では、充電式バッテリの利用可能な充電回数に影響を与えないという条件で、モバイル電子デバイスは依然として充電式バッテリの容量を充電式バッテリの利用可能な累積容量に維持することができるので、充電式バッテリの寿命が延びる。
本発明のこれらおよびその他の特徴、側面、および利点は、以下の記載、添付請求項、および添付図面を参照することで、よりよく理解されるであろう。
従来の充電式バッテリの累積容量を示す概略図である。
充電式バッテリの利用可能な累積容量の低下を示す概略図である。
モバイル電子デバイスの関連モジュールおよび電力供給部を示す概略図である。
本発明の一実施形態におけるバッテリ容量を示す概略図である。
本発明の好適な実施形態におけるバッテリモジュールの電力管理方法を示すフローチャートである。
図3は、モバイル電子デバイスの関連モジュールおよび電力供給部を示す概略図である。図3の実施形態のモバイル電子デバイス3は、外部の電力供給部39と協同することができる。電力供給部39の一端は外部電源38に連結され、電力供給部39の他端はモバイル電子デバイス3に連結されている。概して電力供給部39は、入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する。他の実施形態では、電力供給部39をモバイル電子デバイス3内に設けることもできる。
モバイル電子デバイス3は、システム31、スイッチ部35、37、電力管理デバイス308、および記憶部33を含む。電力管理デバイス308はさらに、バッテリモジュール302、充放電モジュール304、および制御モジュール306を含む。
スイッチ部35はシステム31、バッテリモジュール302、および充放電モジュール304とそれぞれ連結されている。スイッチ部37は、スイッチ部35、システム31、充放電モジュール304、および電力供給部39とそれぞれ連結されている。充放電モジュール304は、バッテリモジュール302および制御モジュール306と連結されている。制御モジュール306は、バッテリモジュール302、充放電モジュール304、および記憶部33と連結されている。
本実施形態では、モバイル電子デバイス3は、ノートブックコンピュータまたはタブレットコンピュータ等のポータブルコンピュータであってよい。本実施形態では、制御モジュール306は埋め込みコントローラ(EC)であってよい。本実施形態では、記憶部33は、フラッシュメモリ、揮発性メモリ、または不揮発性メモリ等の、基本入出力システム(BIOS)を記憶するメモリであってよい。
本実施形態では、システム31は概略的に示されており、電力管理デバイス308、記憶部33、およびスイッチ部35、37を除く全てのシステム回路および関連部を含むことができる。本実施形態では、バッテリモジュール302の容量は、第1の容量の範囲または第2の容量の範囲内に維持することができる。第2の容量の範囲の容量は、第1の容量の範囲の容量よりも大きい。以下で容量の範囲について説明する。
本実施形態では、スイッチ部35を利用して、バッテリモジュール302にシステム31に対して給電させるか否かを切り替える。スイッチ部37を利用することにより、電力供給部39にシステム31に対して給電させるか否かを切り替え、ひいては、充放電モジュール304を利用してバッテリモジュール302への充電を行うか否かを切り替える。本実施形態では、スイッチ部35、37の動作を、充放電モジュール304および制御モジュール306を利用して制御している。
他の実施形態では、スイッチ部35およびスイッチ部37は、バッテリモジュール302および/またはシステム31の充放電経路を切り替える一つのスイッチ部に統合されてもよい。
本実施形態では、制御モジュール306が、それぞれ異なる状況に対応してバッテリモジュール302の容量を制御することができる。例えば、制御モジュール306は、記憶部33からの関連設定値を読み出し、関連動作を行うことができる。一方で、制御モジュール306は、モバイル電子デバイス3の利用時にバッテリモジュール302の容量状態を取得して、充放電モジュール304を制御してバッテリモジュール302に対する充放電を行うか否かを判断してよい。
図4は、本発明の好適な実施形態におけるバッテリ容量を示す概略図である。詳しくは、それぞれ異なる状況におけるバッテリモジュール302の容量を示す曲線図である。図4と図3とをあわせて参照されたい。
これによると、本実施形態におけるバッテリモジュール302の容量は、複数の異なる容量の範囲で動作しうる。
本実施形態では、第1の容量の範囲は、バッテリモジュール302の容量が低容量状態にある場合に相当する。バッテリモジュール302の容量が第1の容量の範囲にあるとき、バッテリモジュール302は、モバイル電子デバイス3の動作プログラムを安全に完了し、且つ、外部電源38のモバイル電子デバイス3に対する給電が急に停止した場合のシャットダウンを行うのに十分な電力を供給することができる。
本実施形態では、第2の容量の範囲は、バッテリモジュール302の容量が高容量状態にある場合に相当する。本実施形態では、通常はユーザがモバイル電子デバイス3を外部に持ち出す前に、制御モジュール306がバッテリモジュール302の容量を高容量状態へと調節して、制御モジュール306がバッテリモジュール302を制御してその容量が維持期間中には第2の容量の範囲内に維持されるようにする。
本実施形態では、維持期間には、予め定められた充電期間とバッファ期間とが含まれ、バッファ期間は予め定められた充電期間に後続する期間である。本実施形態では、予め定められた充電期間は、特定の時点44とバッテリ充電時間とから算出される。本実施形態では、バッファ期間は、システム所与値である。しかし、ユーザが必要に応じて限られた範囲の修正を行うこともできる。
図4の実施形態では、電力供給部39がモバイル電子デバイス3に連結され、モバイル電子デバイス3にバッテリモジュール302がインストールされると、制御モジュール306は、充放電モジュール304を制御して、電力供給部39がシステム31に対して給電するようスイッチ部35、37の動作を制御することができ、制御モジュール306は、充放電モジュール304を制御してバッテリモジュール302の容量を第1の容量の範囲内に維持することができる。
さらにユーザは、維持期間に関連する設定を、BIOS環境下で行うことができる。またユーザは、維持期間に関連する設定を、オペレーティングシステム環境下のアプリケーションプログラムを介して行うこともできる。
このようにして、制御モジュール306は、ユーザの設定するそれぞれ異なる設定に応じて、または、システム所与値に応じて、バッテリモジュール302に対して充電または放電を行うよう充放電モジュール304を制御することができる。例えば、予め定められた充電期間中は、制御モジュール306は充放電モジュール304を制御してバッテリモジュール302に対して充電を行い、その容量を第2の容量の範囲内に維持することができる。
上述したそれぞれ異なる設定およびシステムの所与値は、記憶部33に格納することができ、あるいは、制御モジュール306のメモリ(不図示)に直接格納することもできる。このようにして、制御モジュール306は、記憶部33から関連設定値を読み出して、後に関連する動作を行うことができる。以下に本実施形態におけるバッテリモジュール302の制御方法を説明する。
図3および図4をともに参照されたい。以下の説明を簡略化するべく、本実施形態では、さらに第1の容量の下限および上限を用いて、低容量状態である第1の容量の範囲を定義し、第2の容量の下限および上限を用いて、高容量状態である第2の容量の範囲を定義する。
バッテリモジュール302の容量制限を以下に例示する。第1の容量の下限の一例は、バッテリモジュール302の全容量の5%から15%の間である。第1の容量の上限の一例は、バッテリモジュール302の全容量の10%から20%の間である。第2の容量の下限の一例は、バッテリモジュール302の全容量の90%から95%の間である。第2の容量の上限の一例は、バッテリモジュール302の全容量の100%(完全充電)である。
電力供給部39が外部電源38に接続されており、電力供給部39がバッテリモジュール302に連結されているモバイル電子デバイス3に給電している時に、バッテリモジュール302の容量が完全充電状態である、または、第1の容量の上限よりも高い状態であると仮定すると、本実施形態の制御モジュール306は、スイッチ部35、37を制御して、電力供給部39からの電力が充放電モジュール304を介してバッテリモジュール302に供給されないようにすることができる。加えて、制御モジュール306はさらに充放電モジュール304を制御して、バッテリモジュール302の容量が第1の容量の上限より低くなるまでバッテリモジュール302に放電を行わせることができる(曲線401)。
次いで、バッテリモジュール302は自然に容量が低下するのを待つ(曲線403)。この自然な容量の低下により、バッテリモジュール302の容量が第1の容量の下限よりも低くなると、制御モジュール306はスイッチ部35、37および充放電モジュール304を制御してバッテリモジュール302を充電して、貯蔵されている容量を第1の容量の上限に達させる(曲線405)。この後、バッテリモジュール302は、ポータブルコンピュータが予め定められた充電期間の開始時点42に到達するまで、自然な容量の低下を待つ(曲線403)。
予め定められた充電期間は、特定の時点44とバッテリ充電時間とから算出されうる。例えば、ユーザが午前10時にミーティングに出席することになっており、バッテリモジュール302のバッテリの充電時間が20分である場合、予め定められた充電期間は、午前9時40分から午前10時となり、予め定められた充電期間の開始時点42は午前9時40分となる。
他の実施形態では、予め定められた充電期間を他の方法で求めることもでき、これを記憶部33に格納することもできる。
予め定められた充電期間(つまり、予め定められた充電期間の開始時点42と予め定められた外出時点44の間の期間)に、制御モジュール306はバッテリモジュール302の容量を判断して、バッテリモジュール302の容量を第2の容量の範囲内に維持する。例えば、制御モジュール306は、充放電モジュール304を制御してバッテリモジュール302に充電を行い(曲線407)、バッテリモジュール302の容量を、第2の容量の下限と第2の容量の上限とにより形成される第2の容量の範囲に達させる。
予め定められた充電期間が満了してから後続するバッファ期間の終了時点46まで、制御モジュール306は充放電モジュール304を制御してバッテリモジュール302の容量を第2の容量の範囲内に維持してよい。従って、予め定められた充電期間とバッファ期間とを含む維持期間において、制御モジュール306はバッテリモジュール302の容量を第2の容量の範囲内に維持することができる。
ユーザが予め定められた外出時点44に遅れ、予め定められた外出時点44に外部電源38の利用を停止しない虞もある。このように実際の外出時点と予め定められた外出時点44との間に差異が生じた場合には、バッテリモジュール302が一旦高容量状態まで充電された後でバッテリモジュール302が充放電モジュール304によって自動的に放電させられて、低容量状態となってしまうといった事態(曲線409)を、バッファ期間によって回避することができる。
本実施形態では、バッファ期間は20分と予め定めることができる。他の実施形態では、ユーザが必要に応じたバッファ期間を設定することができる。
バッファ期間が満了してもユーザが電力供給部39の利用をやめずに、バッテリモジュール302が継続して高容量状態を維持することができなくなりバッテリモジュール302の寿命に影響が出るような場合には、本実施形態における制御モジュール306は充放電モジュール304を制御してバッテリモジュール302に放電させることができる(曲線411)。
本実施形態では、バッテリモジュール302が放電して容量を第1の容量の上限まで低下させ、続いてバッテリモジュール302の容量を第1の容量の範囲内に維持させる。つまり、ひとたびバッテリモジュール302の容量が第1の容量の上限よりも自然に下回った場合(曲線403)、充放電モジュール304は、第1の容量の上限までバッテリモジュール302を充電する(曲線405)。従って、それぞれ異なる状態に応じた容量制御フロー経路を繰り返し行うことができる。バッテリモジュール302は、ポータブルコンピュータに給電する必要のないときには低容量状態とすることで、さらにバッテリモジュール302の利用可能な累積容量を維持することができバッテリモジュール302の寿命を延ばすことができる。
図5は、本発明の好適な実施形態におけるバッテリモジュールの電力管理方法を示すフローチャートである。図5と図3とをあわせて参照されたい。
ステップS505で、制御モジュール306は、モバイル電子デバイス3が、バッテリモジュール302と電力供給部39とに同時に連結されているか否かを判断する。モバイル電子デバイス3がバッテリモジュール302および電力供給部39のうち一方のみに連結されている場合には、モバイル電子デバイス3は元の設定に基づいて他の動作モードを行うことができる(ステップS510)。
ステップS515で、モバイル電子デバイス3が、バッテリモジュール302と電力供給部39とに同時に連結されている場合、制御モジュール306はシステム時間を読み出し、予め定められた充電期間およびバッファ期間の設定値を記憶部33から読み出し、システム時間が維持期間内にあるか否かを判断する。
ステップS520で、モバイル電子デバイス3のシステム時間が維持期間内にない場合、制御モジュール306はスイッチ部35、37および充放電モジュール304を制御して、バッテリモジュール302の容量を第1の容量の範囲内に維持する。
ステップS525で、モバイル電子デバイス3のシステム時間が維持期間内にある場合、制御モジュール306は、バッテリモジュール302の容量が第2の容量の範囲内にあるか否かを判断する。つまり、制御モジュール306は、バッテリモジュール302が完全充電状態にあるか否かを判断する。バッテリモジュール302の容量が第2の容量の範囲内(完全充電状態)である場合、ステップS505を引き続き行う。
ステップS530で、バッテリモジュール302の容量が第2の容量の範囲内にない場合、制御モジュール306はスイッチ部35、37、および充放電モジュール304を制御して、バッテリモジュール302の容量を第2の容量の範囲内に維持する。そしてステップS505を引き続き行う。
ポータブルコンピュータの動作フロー経路はあくまで例示である。しかし、本実施形態の方法は、モバイルフォンまたはマルチメディアプレーヤ等の異なる種類のモバイル電子デバイスが外部電源に接続される状況にも利用可能である。バッテリモジュールの材料は特に制限されず、ニッケル−金属バッテリ、ニッケル−カドミウムバッテリ、リチウムイオンバッテリ、またはリチウムバッテリなどが全て利用可能である。外部電源を利用する場合、本実施形態では、記憶部に格納されているBIOSの設定値等の設定値を、充放電モジュール制御中に、制御モジュールに決定補助要素として提供することもできる。容量の範囲の上限および下限以外にも、格納する設定値の例としては、外部電力モードがバッテリモードに切り替わった切り替え時点、定期的な充放電期間、および維持期間の設定等が挙げられる。設定値としては、工場における初期値が利用されてもよいし、ソフトウェアインタフェース経由でユーザが嗜好に応じて設定した設定値が利用されてもよい。
本発明を一部の好適な実施形態に関して多くの詳細を述べることで説明してきたが、本開示は本発明の範囲を限定する意図はない。当業者であれば、本発明の範囲および精神を逸脱せずに多くの変形例および変更例について想到することができる。従って添付請求項の範囲が上述した好適な実施形態の説明に限定されるべきではない。

Claims (3)

  1. 電力供給部と協同し、システムの現在の時間を読み出す手段を持つモバイル電子デバイスであって、
    バッテリモジュールと、
    前記バッテリモジュールに連結された充放電モジュールと、
    前記バッテリモジュールと前記充放電モジュールとに連結された制御モジュールと
    前記制御モジュールに連結された記憶部と、
    前記電力供給部と前記充放電モジュールとに連結された第1のスイッチ部と、
    前記バッテリモジュールと前記充放電モジュールとに連結された第2のスイッチ部と
    を備え、
    前記電力供給部が前記モバイル電子デバイスに連結され、前記制御モジュールが前記現在の時間は維持期間内にないと判断する場合、前記制御モジュールは前記充放電モジュールを制御して前記バッテリモジュールの容量を第1の容量の範囲内に維持し、前記電力供給部が前記モバイル電子デバイスに連結され、前記制御モジュールが前記現在の時間は前記維持期間内にあると判断する場合、前記制御モジュールは前記充放電モジュールを制御して前記バッテリモジュールの前記容量を第2の容量の範囲内に維持し、前記第2の容量の範囲の容量は、前記第1の容量の範囲の容量よりも大きく、
    前記維持期間は、予め定められた充電期間と前記充電期間の満了後にバッテリモジュールが前記第2の容量に維持されるバッファ期間とを含み、
    前記予め定められた充電期間の開始時点は、ユーザが設定する特定の時点からバッテリ充電時間だけさかのぼった時点であり、
    前記バッファ期間は前記予め定められた充電期間に後続し、
    前記記憶部は、前記第1の容量の範囲の値、前記第2の容量の範囲の値、および前記維持期間の開始時点および終了時点を記憶し、
    前記第1の容量の上限は、バッテリモジュールの全容量の20パーセントである
    モバイル電子デバイス。
  2. モバイル電子デバイスで利用されるバッテリモジュールの電力管理方法であって、前記モバイル電子デバイスはシステムの現在の時間を読み出す手段を持ち、前記電力管理方法は、
    前記モバイル電子デバイスがバッテリモジュールおよび電力供給部に連結されているか否かを判断する段階と、
    第1の容量の範囲の値、第2の容量の範囲の値、および維持期間の開始時点および終了時点を記憶部から読み出す段階と、
    前記モバイル電子デバイスが前記バッテリモジュールおよび前記電力供給部に連結されている場合、制御モジュールは前記現在の時間が前記維持期間内にあるか否かを判断する段階と、
    前記モバイル電子デバイスの前記現在の時間が前記維持期間内にない場合、前記バッテリモジュールの容量を前記第1の容量の範囲内に維持する段階と、
    前記モバイル電子デバイスの前記現在の時間が前記維持期間内にある場合であって、前記バッテリモジュールの前記容量が前記第1の容量の範囲の容量よりも大きい容量の前記第2の容量の範囲内にあると前記制御モジュールが判断する場合、前記バッテリモジュールの前記容量を、前記第1の容量の範囲の容量よりも大きい容量の第2の容量の範囲内に維持する段階と
    前記モバイル電子デバイスの前記現在の時間が前記維持期間内にある場合であって、前記バッテリモジュールの前記容量が前記第2の容量の範囲内に無いと前記制御モジュールが判断する場合、前記電力供給部と充放電モジュールとを切り替える段階と、前記バッテリモジュールと前記充放電モジュールとを切り替える段階とを経て、前記バッテリモジュールの前記容量を、前記第1の容量の範囲の容量よりも大きい容量の第2の容量の範囲内に維持する段階と
    を備え、
    前記維持期間は、予め定められた充電期間と前記充電期間の満了後にバッテリモジュールが前記第2の容量に維持されるバッファ期間とを含み、
    前記予め定められた充電期間の開始時点は、ユーザが設定する特定の時点からバッテリ充電時間だけさかのぼった時点であり、
    前記バッファ期間は前記予め定められた充電期間に後続し、
    前記第1の容量の上限は、バッテリモジュールの全容量の20パーセントである
    電力管理方法。
  3. 前記バッファ期間は予め定められた期間である請求項に記載の電力管理方法。
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