TWI498718B

TWI498718B - 電腦裝置

Info

Publication number: TWI498718B
Application number: TW102143060A
Authority: TW
Inventors: Weiting Yen
Original assignee: Quanta Comp Inc
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-09-01
Also published as: TW201520751A; CN104679133B; US9465428B2; US20150149807A1; CN104679133A

Description

電腦裝置

本發明是有關於一種電腦裝置，且特別是有關於一種監測智慧型電池之電腦裝置。

就目前的筆記型電腦而言，當電腦裝置處於電池模式時，系統端會針對電池之作用溫度和過電流狀態做監測及事先預警，通知中央處理器使中央處理器可執行降頻程序以保護電腦裝置，這是唯一的方法，亦是中央處理器可知道電池狀態的唯一路徑。一旦預警的路徑造成延遲，或是系統判斷錯誤，即有可能使得中央處理器產生誤動作，導致電腦裝置發生問題。

本發明之一態樣是在提供一種電腦裝置，以解決先前技術的問題。

於一實施例中，本發明所提供的電腦裝置包含中央處理器、晶片組、輸出輸入晶片(Super I/O，SIO)、通用輸入輸出介面(General Purpose I/O，GPIO)及智慧型電池；晶片組電性連接中央處理器；輸出輸入晶片電性連接晶片組；通用輸入輸出介面電性連接中央處理器；智慧型電池電性連接通用輸入輸出介面及輸出輸入晶片，當智慧型電池之狀態改變時，中央處理器透過通用輸入輸出介面讀取儲存於智慧型電池中之二字元組資訊，根據字元組資訊判斷相應之處理。

於一實施例中，這些字元組資訊包含第一位元組及第二位元組；第一位元組記錄智慧型電池相對於充滿狀態之當前電量比例及相對於額定電量之充滿電量比例；第二位元組記錄智慧型電池之作用溫度狀態及過電流狀態。

於一實施例中，第一位元組包含二充滿電量位元，記錄該智慧型電池之充滿電量與額定電量之比例；當中央處理器自充滿容量位元讀出智慧型電池之充滿電量為額定電量之警示比例以下時，中央處理器依序透過晶片組及輸出輸入晶片傳送警告指令，並根據智慧型電池之充滿電量與額定電量之比例決定降頻的幅度。

於一實施例中，第一位元組更包含當前電量位元，記錄智慧型電池之當前電量與充滿電量之比例；當中央處理器自當前電量位元讀出智慧型電池之當前電量為充滿電量之第一比例時，中央處理器依序透過晶片組及輸出輸入晶片傳送警告指令；當中央處理器自當前電量位元讀出智慧型電池之當前電量為充滿電量之第二比例時，中央處理器依序透過晶片組及輸出輸入晶片傳送警告指令及補償指令，其中第二比例小於第一比例；當中央處理器自當前電量位元讀出智慧型電池之當前電量為充滿電量之第三比例時，中央處理器依序透過晶片組及輸出輸入晶片傳送警告指令及休眠指令，其中第三比例小於第二比例。

於一實施例中，電腦裝置更包含充電器，電性連接輸出輸入晶片；當智慧型電池之當前電量為0時，輸出輸入晶片藉由充電器喚醒智慧型電池。

於一實施例中，電腦裝置更包含交流電連接器，電性連接充電器；當智慧型電池之當前電量為0時，充電器自交流電連接器取得電力並對智慧型電池充電。

於一實施例中，第二位元組包含溫度判斷位元，記錄智慧型電池之作用溫度；當中央處理器自溫度判斷位元讀出智慧型電池之作用溫度為第一溫度以上時，中央處理器進行降頻；當中央處理器自溫度判斷位元讀出智慧型電池之作用溫度為第二溫度以上時，中央處理器進行關機，其中第二溫度大於第一溫度。

於一實施例中，第二位元組更包含過電流判斷位元，記錄智慧型電池之過電流；當中央處理器自過電流判斷位元讀出智慧型電池之過電流為警示數值以上時，中央處理器進行降頻。

於一實施例中，當智慧型電池之過電流為警示數值以上時，該中央處理器根據該智慧型電池之過電流增加的幅度決定降頻的幅度。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值，其優點係能增加第二路徑來增加比較及確認，且多一道把關機制。

110‧‧‧中央處理器

120‧‧‧晶片組

121‧‧‧北橋晶片

122‧‧‧南橋晶片

130‧‧‧輸出輸入晶片

135‧‧‧系統管理匯流排

140‧‧‧通用輸入輸出介面

150‧‧‧智慧型電池

160‧‧‧充電器

161‧‧‧電源選擇器

162‧‧‧充電積體電路

170‧‧‧交流電連接器

181‧‧‧充電幫浦

182‧‧‧低壓降線性穩壓器

183‧‧‧電感

184‧‧‧直流對直流轉換器

210~280、310~393、410~460‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置的示意圖；第2圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置執行的流程圖；第3圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置執行的另一流程圖；以及第4圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置執行的又一流程圖。

為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。

就目前的電腦裝置而言，特別是筆記型電腦裝置，若電腦裝置運作時之電力來源來自於內部的智慧型電池之電力時，稱做電池模式。智慧型電池除了透過外接電源以儲存電量之外，若智慧型電池當中之晶片符合智慧型電池系統(Smart Battery System，SBS)規範，晶片內的記憶體便可以位元組的型式儲存許多智慧型電池的資訊(如：電池類型、電池製造商、電池型號)及狀態(如：電力存量、作用溫度、過電流、電池壽命)，且於記憶體中分別有對應之位元組位址。在記憶體中，除了原本就已用來儲存智慧型電池的資訊及狀態的位元組外，還有一些位元組是尚未用到的，系統管理者可運用這些尚未使用的位元組來做智慧型電池的監測功能擴充。

當電腦裝置運作於電池模式時，電腦裝置之系統端(如：輸出輸入晶片，Super I/O)會針對智慧型電池之作用溫度及過電流做事先預警，並通知中央處理器進行保護措施(如：降頻、關機)。舉例而言，智慧型電池150正常的作用溫度是在0℃~55℃，當智慧型電池150偵測到作用溫度已達50℃時，雖未到達55℃，但為了避免發生危險，可能就需要通知中央處理器110進行降頻動作；而當智慧型電池150偵測到作用溫度已達60℃時，就需要通知中央處理器110進行再次降頻或關機動作。為增加系統端判斷智慧型電池之狀態的正確性，可再增加第二路徑將智慧型電池之狀態傳達到中央處理器。

第1圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置的示意圖。如第1圖所示，於一實施例中，本發明所提供的電腦裝置包含中央處理器110、晶片組120、輸出輸入晶片130、通用輸入輸出介面140及智慧型電池150。於架構上，晶片組120電性連接中央處理器110；輸出輸入晶片130 電性連接晶片組120；通用輸入輸出介面140電性連接中央處理器110；智慧型電池150電性連接通用輸入輸出介面140及輸出輸入晶片130。於一實施例中，晶片組120更包含北橋晶片121及南橋晶片122。北橋晶片121電性連接中央處理器110；南橋晶片122電性連接北橋晶片121及輸出輸入晶片130。

介於智慧型電池150及中央處理器110之間的通用輸入輸出介面140便是如上述之第二路徑。作用時，當智慧型電池150之狀態改變時，中央處理器110透過通用輸入輸出介面140讀取儲存於智慧型電池150中晶片內之二個字元組資訊，根據此二字元組資訊判斷相應之處理。其中此二位元組係取自智慧型電池150之晶片的記憶體中原本尚未使用的連續兩個位元組。

於一實施例中，當智慧型電池150之狀態改變時，除了藉由第二路徑使中央處理器110可以讀取智慧型電池150之狀態改變資訊外，智慧型電池150係同時透過系統管理匯流排135將該智慧型電池150之狀態依序透過輸出輸入晶片130及晶片組120傳送至中央處理器110，稱此條路徑為第一路徑。整體而言，當智慧型電池150之狀態改變時，會有兩條路徑通知到中央處理器110，且由於第二路徑只透過通用輸入輸出介面140，故傳達速度會較第一路徑快。一旦中央處理器110本身需要執行相應處理(如：降頻、關機)時，可藉由第二路徑收到通知後即時處理。

當智慧型電池150的狀態改變時，無論是透過第一路徑或是第二路徑通知到中央處理器110，只要中央處理器110必須傳達指令(如：警告、休眠)到電腦裝置中之其他元件時，例如：通知顯示卡於顯示器上顯示警告視窗、通知作業系統將當前正在處理的文件與程式儲存於硬碟中，中央處理器110會依序透過晶片組120及輸出輸入晶片130，將指令傳送出去。由於中央處理器110藉由第一路徑和第二路徑均會讀到智慧型電池150的狀態，相應的執行處理之指令會先後到達輸出輸入晶片130，輸出輸入晶片130會增加一個判斷程序，只要有因為智慧型電池150同樣的狀態導致中央處理器110發出一樣的指令時，以先傳送到的指令為主，以避免相同指令被重複執行。

於一實施例中，這些字元組資訊包含第一位元組及第二位元組。這些位元組係取自智慧型電池150之晶片的記憶體中原本尚未使用的連續兩個位元組，其中第一位元組是高位元組，包含位元8~15，而第二位元組是低位元組，包含位元0~7。第一位元組記錄智慧型電池150相對於充滿狀態之當前電量比例(Relative State of Charge，RSOC)及相對於額定電量之充滿電量比例。舉例而言，智慧型電池150出廠時的額定電量為3000毫安培小時(mAh)，隨著使用時間愈久，或是充電次數愈多，充滿電量會愈來愈少，即使將電量充飽，充滿電量也不到3000毫安培小時，若充滿電量為1500毫安培小時，則相對於額定電量之充滿電量比例係50%。若智慧型電池150充滿3000毫安培小時之後，經過使用一段時間，當前電量剩下300 毫安培小時，則相對於充滿狀態之當前電量比例為10%。第二位元組記錄智慧型電池150之作用溫度(如：55℃)狀態及過電流(如：2.5安培)狀態。

於一實施例中，第一位元組包含二充滿電量位元，記錄該智慧型電池150之充滿電量與額定電量之比例。第1表是依照本發明一實施例之一種電腦裝置中第一位元組中二充滿電量位元、智慧型電池150之狀態及中央處理器110之相應處理的對照表。

其中，「1」表示位元準位為高準位，「0」表示位元準位為低準位，「X」表示不判斷位元準位。

舉例而言，二充滿電量位元係位元15及位元8。若智慧型電池150之額定電量為3000毫安培小時，當智慧型電池150之充滿電量為額定電量3000毫安培小時之警示比例(如：50%)以下時，即智慧型電池150之充滿電量是1500毫安培小時以下時，充滿電量位元之位元15及位元8便會開始處於高準位。當中央處理器110自充滿容量位元讀出智慧型電池150之充滿電量為額定電量之警示比例50%以下時，中央處理器110依序透過晶片組120及輸出輸入晶片130傳送警告指令，並根據智慧型電池之充滿電量與額定電量之比例決定降頻的幅度。

如第1表所示，當智慧型電池150之充滿電量為額定電量之50%以下時，中央處理器110傳送警告指令並降頻20%；當智慧型電池150之充滿電量為額定電量之40%以下時，中央處理器110傳送警告指令並降頻30%；當智慧型電池150之充滿電量為額定電量之30%以下時，中央處理器110傳送警告指令並降頻40%。

為更進一步說明上述第1表所示，以流程圖來說明。第2圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置執行的流程圖。如第2圖所示，中央處理器110根據智慧型電池150之充滿電量而執行相應處理之流程包含步驟210~280(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

如第1、2圖及第1表所示，步驟210中，智慧型電池150放電。步驟220中，判斷智慧型電池150是否進行充電中。若智慧型電池150正進行充電，電腦裝置之電源則來自於外部電源。若智慧型電池150並未進行充電，於步驟230中，電腦裝置處於電池模式，智慧型電池150將會啟動狀態記錄，並藉由如上所述之第一路徑及第二路徑，使得中央處理器110可得知智慧型電池150之狀態。

於步驟240中，智慧型電池150判斷充滿電量與額定電量之比例，並記錄於第一位元組之二充滿電量位元，即位元15及位元8。當充滿電量與額定電量之比例並未小於50%時，中央處理器110不會進行降頻程序。當充滿電量與額定電量之比例一旦小於50%時，位元15及位元8會處於高準位，再藉由位元9及位元10以區分不同比例。於步驟250中，中央處理器110會先傳送警告指令。當充滿電量與額定電量之比例小於50%但大於40%時，於步驟260中，中央處理器110會降頻20%。當充滿電量與額定電量之比例小於40%但大於30%時，於步驟270中，中央處理器110會降頻30%。當充滿電量與額定電量之比例小於30%時，於步驟260中，中央處理器110會降頻40%。如此一來，可使得中央處理器110在電量低時降低操作頻率，以負擔工作所需。

於一實施例中，第一位元組更包含當前電量位元，記錄智慧型電池150之當前電量與充滿電量之比例。第2表是依照本發明一實施例之一種電腦裝置中第一位元組中之當前電量位元、智慧型電池150之狀態及中央處理器110之相應處理的對照表。

舉例而言，當前電量位元係位元11。若智慧型電池150之充滿電量為3000毫安培小時，當中央處理器110自當前電量位元讀出智慧型電池150之當前電量為充滿電量3000毫安培小時之第一比例(如：第2表中之10%)時，電量位元之位元11便會開始處於高準位，中央處理器110依序透過晶片組120及輸出輸入晶片130傳送警告指令，例如：以電腦裝置之視窗或喇叭提示警告。當中央處理器110自當前電量位元讀出智慧型電池150之當前電量為充滿電量之第二比例(如：第2表中之7%)時，中央處理器110根據電量位元以依序透過晶片組120及輸出輸入晶片130傳送警告指令及補償指令，例如：透過電腦裝置中之基本輸入輸出系統(BIOS)為智慧型電池150進行電量校準。當中央處理器110自當前電量位元讀出智慧型電池150之當前電量為充滿電量之第三比例(如：第2表中之4%)時，中央處理器110根據電量位元以依序透過晶片組120及輸出輸入晶片130傳送警告指令及休眠指令。其中第二比例小於第一比例，且第三比例小於第二比例。

於一實施例中，第二位元組包含溫度判斷位元，記錄智慧型電池150之作用溫度。第3表是依照本發明一實施例之一種電腦裝置中第二位元組中之溫度判斷位元、智慧型電池150之作用溫度狀態及中央處理器110之相應處理的對照表。

舉例而言，溫度判斷位元係位元7。如上所述，智慧型電池150正常的作用溫度是在0℃~55℃，當智慧型電池150之作用溫度已達50℃時，雖未到達55℃，溫度判斷位元之位元7便會開始處於高準位，中央處理器110便會執行相應之處理，以避免危險。當中央處理器110自溫度判斷位元讀出智慧型電池150之作用溫度為第一溫度(如：第3表中之50℃)以上時，中央處理器110會進行降頻，將頻率降低大約10%左右。當中央處理器110自溫度判斷位元讀出智慧型電池150之作用溫度為第一溫度以上但未達第二溫度(如：第3表中之60℃)時，中央處理器110仍然會進行降頻，將頻率再降低大約10%左右。當中央處理器110自溫度判斷位元讀出智慧型電池150之作用溫度為第二溫度以上時，中央處理器110會進行關機程序，其中第二溫度大於第一溫度。

於一實施例中，第二位元組更包含過電流判斷位元，記錄智慧型電池之過電流狀態。第4表是依照本發明一實施例之一種電腦裝置中第二位元組中之過電流判斷位元、智慧型電池150之過電流狀態及中央處理器110之相應處理的對照表。

舉例而言，過電流判斷位元係位元6。當智慧型電池150的過電流為警示數值(如：2.5安培)以上時，過電流判斷位元之位元6便會開始處於高準位，當中央處理器110自過電流判斷位元讀出智慧型電池150之過電流為警示數值以上時，中央處理器110會進行降頻。

於一實施例中，當智慧型電池150之過電流在警示數值以上時，中央處理器110根據該智慧型電池150之過電流增加的幅度以決定降頻的幅度。舉例而言，當智慧型電池150之過電流一旦大於2.5安培時，中央處理器110便會進行降頻，將頻率降低大約10%左右；當智慧型電池150之過電流增加至大於3.0安培時，中央處理器110便會再進行降頻，將頻率再降低大約10%左右；當智慧型電池150之過電流持續增加至大於3.5安培時，中央處理器110便會再進行降頻，將頻率再降低大約10%左右。

為更進一步說明上述第3、4表所示，以流程圖來說明。第3圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置執行的另一流程圖。如第3圖所示，中央處理器根據智慧型電池之作用溫度及過電流狀態而執行相應處理之流程包含步驟310~393(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

如第1、3圖及第3、4表所示，步驟310~330與第2圖之步驟210~230相同，係判斷智慧型電池是否進行充電，因此不再重複贅述之。於步驟340中，智慧型電池150會每3秒同時監測一次作用溫度狀態及過電流狀態。於步驟350，智慧型電池150判斷作用溫度，並記錄於第二位元組之溫度判斷位元，即位元7。當作用溫度未大於50℃時，智慧型電池150為正常狀態。當作用溫度大於50℃時，位元7便會開始處於高準位，於步驟351，中央處理器110會進行降頻程序。且一旦位元7開始處於高準位，藉由位元4及位元5以區分智慧型電池150之作用溫度等級。於步驟360，智慧型電池150持續判斷作用溫度是否大於60 ℃。當作用溫度大於60℃時，於步驟361，中央處理器110會進行關機程序。

於步驟370，智慧型電池150判斷過電流狀態，並記錄於第二位元組之過電流判斷位元，即位元6。當過電流未大於2.5安培時，智慧型電池150為正常狀態。當過電流大於2.5安培時，位元6便會開始處於高準位，於步驟371，中央處理器110會進行降頻程序。且一旦位元6開始處於高準位，藉由位元4及位元5以區分智慧型電池150之作用過電流大小等級。

於步驟380，智慧型電池150持續判斷過電流是否大於3.5安培。當過電流未大於3.5安培時，則回到步驟370持續監測過電流是否大於2.5安培。當過電流未於3.5安培時，於步驟390，判斷智慧型電池150的當前電量與充滿電量的比例是否小於10%。當比例大於10%時，則中央處理器110僅進行降頻程序。當比例小於10%時，於步驟391，中央處理器110會傳送警告指令，並於步驟391中判斷當前電量與充滿電量的比例是否為0。當智慧型電池150之當前電量不為0時，則中央處理器110僅進行降頻程序。當智慧型電池150之當前電量與充滿電量的比例為0時，於步驟393中，等待交流電流接器170取得電力之後，充電器160對智慧型電池150充電並喚醒智慧型電池150。

於一實施例中，電腦裝置更包含充電器160，電性連接輸出輸入晶片130。充電器160包含電源選擇器(Power Selector)161及充電積體電路(Charge IC)162。電源選擇器161作用在對外部進入電腦裝置之電源做把關，當電源選擇器161開啟時，外部電源會進入充電積體電路162，便透過充電積體電路162對智慧型電池150充電，以及提供電腦裝置中的其他電源需求，例如：充電幫浦(Charge Pump)181會提供電源給顯示器的顯示背光、低壓降線性穩壓器(LDO)182會提供電源給其他負載(如：音訊、射頻、感測器)、經由電感183傳送給直流對直流轉換器(DC/DC Converter)184提供電源給系統負載(如：風扇、記憶體)。

第5表是依照本發明一實施例之一種電腦裝置中第一位元組中當前電量位元、智慧型電池150之狀態及電腦裝置之相應處理的對照表。

當智慧型電池150之當前電量與充滿電量之比例為0%，即電量為0時，或是當前電量已小於智慧型電池150之啟動電壓(如：5伏特)，除了電量位元之位元11會處於高準位外，位元10也會處於高準位，輸出輸入晶片130藉由充電器160喚醒智慧型電池150。

於一實施例中，電腦裝置更包含交流電連接器170，交流電連接器170電性連接充電器160。作用上，交流電連接器170可連接交流電來源，當智慧型電池150之當前電量未達到充滿電量時，電源選擇器161會開啟，使充電器160對智慧型電池150進行充電。當智慧型電池150之電量為0時，充電器160自交流電連接器170取得電力並對智慧型電池150充電。

為更進一步說明上述第5表所示，以流程圖來說明。第4圖是依照本發明一實施例之一種電腦裝置執行的另一流程圖。如第4圖所示，中央處理器110根據智慧型電池150之當前電量而執行相應處理之流程包含步驟410~460(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

如第1、4圖及第5表所示，步驟410中，智慧型電池150放電。步驟420中，判斷智慧型電池150是否進行充電中。若智慧型電池150並未進行充電，於步驟421中，電腦裝置處於電池模式。若智慧型電池150正進行充電，於步驟430，智慧型電池150啟動充電程序。於步驟440，判斷智慧型電池150之當前電量是否小於5伏特。若智慧型電池150之當前電量並未小於5伏特，代表智慧型電池150仍處於可運作狀態，此時，充電器160可對智慧型電池150正常充電。若智慧型電池150之當前電量已小於5伏特，例如：電腦裝置持續一段很長時間未開啟，智慧型電池150內的電力已完全放掉，智慧型電池150已無法運作，此時，於步驟450中，判斷系統管理匯流排135是否仍可正常運作。若系統管理匯流排135可正常運作，代表智慧型電池150與系統間仍可溝通，此時充電器160可對智慧型電池150正常充電。但若系統管理匯流排135已無法正常運作，則必須喚醒智慧型電池150。於一實施例中，交流電連接器170取得電力之後，充電器160之充電積體電路160於每1分鐘內持續30秒提供6伏特/256毫安培之電力至智慧型電池150，並重複5次，便可將智慧型電池150喚醒。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。