(57)【要約】電力システムは、第１の電池電圧範囲を有する第１の形式の電池パックへ結合する第１の電池ポートと、第１の電池電圧範囲とは異なる第２の電池電圧範囲を有する第２の形式の電池パックへ結合する第２の電池ポートと、第１の負荷の組へ結合する第１の電力レールと、第２の負荷の組へ結合する第２の電力レールと、スイッチ回路とを有することができる。スイッチ回路は、多数のスイッチ設定を提供することができる。スイッチ設定は、第１の電池ポートを第１の電力レールへ及び第２の電池ポートを第２の電力レールへ結合する第１の設定と、第１の電池ポートを第１の電力レール及び第２の電力レールの両方へ結合する第２の設定と、第２の電池ポートを第１の電力レール及び第２の電力レールの両方へ結合する第３の設定とを含むことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電池電圧範囲を有する第１の形式の電池パックへ結合する第１の電池ポートと、
前記第１の電池電圧範囲とは異なる第２の電池電圧範囲を有する第２の形式の電池パックへ結合する第２の電池ポートと、
第１の負荷の組へ結合する第１の電力レールと、
第２の負荷の組へ結合する第２の電力レールと、
前記第１の電池ポートを前記第１の電力レールへ及び前記第２の電池ポートを前記第２の電力レールへ結合する第１の設定、前記第１の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第２の設定、並びに前記第２の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第３の設定を含む複数のスイッチ設定を有するスイッチ回路とを有する装置。
【請求項２】
直流電源へ結合する直流電力ポートを更に有し、
前記複数のスイッチ設定は、更に、前記直流電力ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第４の設定を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記直流電力ポートを前記スイッチ回路へ結合する電池充電器を更に有し、
前記複数のスイッチ設定は、更に、前記電池充電器を前記第１の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第５の設定と、前記電池充電器を前記第２の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第６の設定とを含む、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記スイッチ回路は、
第１のスイッチと、
第２のスイッチと、
第３のスイッチと、
第４のスイッチと、
第５のスイッチと、
第６のスイッチと、
前記電池充電器、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチへ結合する第１のノードと、
前記第１の電池ポート、前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチへ結合する第２のノードと、
前記第２の電池ポート、前記第２のスイッチ及び前記第６のスイッチへ結合する第３のノードと、
前記第３のスイッチ、前記第４のスイッチ、前記第５のスイッチ及び前記第１の電力レールへ結合する第４のノードと、
前記第５のスイッチ、前記第６のスイッチ及び前記第２の電力レールへ結合する第５のノードとを有する、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記複数のスイッチ設定の中から選択する制御ロジックであって、
前記直流電源が利用できず、前記第１の形式の電池パック及び前記第２の形式の電池パックの両方が利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第１の設定を選択し、
前記直流電源が利用できず、前記第２の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第２の設定を選択し、
前記直流電源が利用できず、前記第１の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第３の設定を選択し、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パック及び前記第２の形式の電池パックの夫々が利用できず又は完全に充電されている場合に、第４の設定を選択し、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第２の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、第５の設定を選択し、
前記直流電源が利用可能であり、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第１の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、第６の設定を選択する制御ロジックを更に有する、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記第１の形式の電池パックは、直列に３つの電池セルを有し、
前記第２の形式の電池パックは、直列に２つの電池セルを有する、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記第１の電力レールは、前記第１の負荷の組を前記スイッチ回路へ選択的に結合する第１の電源ボタンスイッチを有し、
前記第２の電力レールは、前記第２の負荷の組を前記スイッチ回路へ選択的に結合する第２の電源ボタンスイッチを有する、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記第１の電力レールの電圧レベルを監視して、前記第１の電力レールの前記電圧レベルが電圧垂下閾値まで落ちる場合に運転停止動作を開始する電圧モニタを更に有する、請求項１記載の装置。
【請求項９】
複数の負荷からの第１の負荷の組を第１の電力レールに整合させるステップと、
前記複数の負荷からの第２の負荷の組を第２の電力レールに整合させるステップとを有し、
前記第１の負荷の組の少なくとも一部は、前記第１の電力レールの目標電圧範囲で効率の高まりを有し、
前記第２の負荷の組の少なくとも一部は、前記第２の電力レールの目標電圧範囲で効率の高まりを有し、
前記第１の電力レールの前記目標電圧範囲は、前記第２の電力レールの前記目標電圧範囲とは異なる、方法。
【請求項１０】
前記第１の電力レールの前記目標電圧範囲を有する第１の形式の電池パックへ第１の電池ポートを結合するステップと、
前記第２の電力レールの前記目標電圧範囲を有する第２の形式の電池パックへ第２の電池ポートを結合するステップと、
前記第１の負荷の組へ前記第１の電力レールを結合するステップと、
前記第２の負荷の組へ前記第２の電力レールを結合するステップと、
前記第１の電池ポートを前記第１の電力レールへ及び前記第２の電池ポートを前記第２の電力レールへ結合する第１の設定、前記第１の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第２の設定、並びに前記第２の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第３の設定を含む複数のスイッチ設定を有するスイッチ回路へ前記第１の電池ポート、前記第２の電池ポート、前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールを結合するステップとを更に有する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
直流電力ポートを直流電源へ結合するステップと、
前記直流電力ポートを前記スイッチ回路へ結合するステップとを更に有し、
前記複数のスイッチ設定は、更に、前記直流電力ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第４の設定を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記直流電力ポートと前記スイッチ回路との間に電池充電器を結合するステップを更に有し、
前記複数のスイッチ設定は、更に、前記電池充電器を前記第１の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第５の設定と、前記電池充電器を前記第２の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第６の設定とを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
第１の電池電圧範囲を有する第１の形式の電池パック、前記第１の電池電圧範囲とは異なる第２の電池電圧範囲を有する第２の形式の電池パック、及び直流電源の利用可能性を基にスイッチ回路を設定するステップと、
第１の電力レールへ結合された第１の負荷の組へ前記スイッチ回路を介して電力を供給するステップと、
第２の電力レールへ結合された第２の負荷の組へ前記スイッチ回路を介して電力を供給するステップとを有する方法。
【請求項１４】
前記スイッチ回路を設定するステップは、
前記直流電源が直流電力ポートで利用できず、前記第１の形式の電池パックが第１の電池ポートで利用可能であって、少なくとも部分的に充電され、前記第２の形式の電池パックが第２の電池ポートで利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第１の電池ポートを前記第１の電力レールへ及び前記第２の電池ポートを前記第２の電力レールへ結合するステップと、
前記直流電源が利用できず、前記第２の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第１の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用できず、前記第１の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第２の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パック及び前記第２の形式の電池パックの夫々が利用できず又は完全に充電されている場合に、前記直流電力ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第２の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、前記直流電力ポートを前記第１の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用可能であり、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第１の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、前記直流電力ポートを前記第２の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップとを有する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
電源ボタンの状態を基に、前記第１の電力レールから前記第１の負荷の組を及び前記第２の電力レールから前記第２の負荷の組を選択的に分離するステップを更に有する、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の電力レールの電圧レベルを監視するステップと、
前記第１の電力レールの前記電圧レベルが電圧垂下閾値まで落ちる場合に運転停止動作を開始するステップとを更に有する、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
第１の電池電圧範囲を有する第１の形式の電池パック、前記第１の電池電圧範囲とは異なる第２の電池電圧範囲を有する第２の形式の電池パック、及び直流電源の利用可能性を基にスイッチ回路を設定するステップと、
第１の電力レールへ結合された第１の負荷の組へ前記スイッチ回路を介して電力を供給するステップと、
第２の電力レールへ結合された第２の負荷の組へ前記スイッチ回路を介して電力を供給するステップとを有する方法を実行時に実施する機械実行可能な命令を記憶した機械読取可能な媒体。
【請求項１８】
前記スイッチ回路を設定するステップは、
前記直流電源が直流電力ポートで利用できず、前記第１の形式の電池パックが第１の電池ポートで利用可能であって、少なくとも部分的に充電され、前記第２の形式の電池パックが第２の電池ポートで利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第１の電池ポートを前記第１の電力レールへ及び前記第２の電池ポートを前記第２の電力レールへ結合するステップと、
前記直流電源が利用できず、前記第２の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第１の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用できず、前記第１の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第２の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パック及び前記第２の形式の電池パックの夫々が利用できず又は完全に充電されている場合に、前記直流電力ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第２の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、前記直流電力ポートを前記第１の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップと、
前記直流電源が利用可能であり、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第１の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、前記直流電力ポートを前記第２の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合するステップとを有する、請求項１７記載の機械読取可能な媒体。
【請求項１９】
前記方法は、電源ボタンの状態を基に、前記第１の電力レールから前記第１の負荷の組を及び前記第２の電力レールから前記第２の負荷の組を選択的に分離するステップを更に有する、請求項１７記載の機械読取可能な媒体。
【請求項２０】
前記方法は、
前記第１の電力レールの電圧レベルを監視するステップと、
前記第１の電力レールの前記電圧レベルが電圧垂下閾値まで落ちる場合に運転停止動作を開始するステップとを更に有する、請求項１７記載の機械読取可能な媒体。
【請求項２１】
ノートブックコンピュータと、
前記ノートブック用の電力システムとを有し、
前記電力システムは、
第１の電池電圧範囲を有する第１の形式の電池パックへ結合する第１の電池ポートと、
前記第１の電池電圧範囲とは異なる第２の電池電圧範囲を有する第２の形式の電池パックへ結合する第２の電池ポートと、
第１の負荷の組へ結合する第１の電力レールと、
第２の負荷の組へ結合する第２の電力レールと、
前記第１の電池ポートを前記第１の電力レールへ及び前記第２の電池ポートを前記第２の電力レールへ結合する第１の設定、前記第１の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第２の設定、並びに前記第２の電池ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第３の設定を含む複数のスイッチ設定を有するスイッチ回路とを有するシステム。
【請求項２２】
直流電源へ結合する直流電力ポートを更に有し、
前記複数のスイッチ設定は、更に、前記直流電力ポートを前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第４の設定を含む、請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
前記直流電力ポートを前記スイッチ回路へ結合する電池充電器を更に有し、
前記複数のスイッチ設定は、更に、前記電池充電器を前記第１の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第５の設定と、前記電池充電器を前記第２の電池ポート並びに前記第１の電力レール及び前記第２の電力レールの両方へ結合する第６の設定とを含む、請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記複数のスイッチ設定の中から選択する制御ロジックであって、
前記直流電源が利用できず、前記第１の形式の電池パック及び前記第２の形式の電池パックの両方が利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第１の設定を選択し、
前記直流電源が利用できず、前記第２の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第２の設定を選択し、
前記直流電源が利用できず、前記第１の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、前記第３の設定を選択し、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パック及び前記第２の形式の電池パックの夫々が利用できず又は完全に充電されている場合に、第４の設定を選択し、
前記直流電源が利用可能であり、前記第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第２の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、第５の設定を選択し、
前記直流電源が利用可能であり、前記第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、前記第１の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、第６の設定を選択する制御ロジックを更に有する、請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１の電力レールの電圧レベルを監視して、前記第１の電力レールの前記電圧レベルが電圧垂下閾値まで落ちる場合に運転停止動作を開始する電圧モニタを更に有する、請求項２１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力システムの分野に関する。更に具体的には、本発明は、複数の電池パック形式を使用する電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートブックコンピュータ、携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタントなどを含め、様々な電子装置が電池パックを使用する。通常、電池パックは、多数の電池セルを有する。様々な電池セル技術が利用可能であり、新しい技術は絶えず開発されている。一般に用いられる１つの例は、リチウムイオン電池セルである。リチウムイオン電池セルは、通常は約４．２ボルトまで安全に充電可能であり、通常は約３ボルトまで安全に放電される。他の電池技術は、異なった電圧範囲を供給することができる。しばしば、電池パックは、電池セルにおいて安全な電圧範囲を維持することを目的とした保護回路を有する。
【０００３】
どのように電池セルが配置されるかに依存して、電池パックは、異なった電圧範囲及び電力要求をサポートすることができる。例えば、一般にノートブックコンピュータで使用される電池パックは、直列接続された３つのセルから成る２つの並列グループで配置された６個のリチウムイオン電池セルを有しても良い。電圧は、セルが直列に接続される場合に増すので、この３つの直列なリチウムイオン電池パックの電圧範囲は、完全に充電されている場合で約１２．６ボルト（セル毎に４．２ボルト）でありうる。電圧範囲は、直列にセルを加え又は取り外すことによって増大し又は減少しうる。並列なグループ分けの数は、どれくらいの電流を電池パックが供給することができるのかを決定し、並列なグループ分けが多くなればなるほど、より高い電流レート又は一定電流レートでのより長い電池寿命をサポートすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多数の電子装置は、様々な電池パック構造のいずれか１つを用いて動作するよう設計されうる。例えば、幾つかのノートコンピュータは、３つの直列な電池パックを使用するよう設計されており、幾つかのノートコンピュータは、２つの直列な電池パックを使用するよう設計されている。異なった電池パック構造の中で二律背反が存在することがある。例えば、ノートブックコンピュータの幾つかの部品、即ち負荷は、２つの直列な電池パックを用いて、より効率的に動作し又はより容易に若しくは安価に実施されうるが、他の負荷は、３つの直列な電池パックを用いて、より効率的に動作し又はより容易に若しくは安価に実施されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の実施形態は、添付の図面に表される。しかし、添付の図面は、本発明の適用範囲を限定しない。図面中の同じ参照番号は同じ要素を示す。
【０００６】
以下の記載で、多数の具体的な詳細が、実施形態の完璧な理解を提供するために説明される。しかし、当業者には当然のことながら、本実施形態はこのような具体的な詳細を用いずに実施されても良く、本発明は表される実施形態に限定されず、本発明は様々な代替の実施形態で実施され得る。他の例で、よく知られた方法、手順、部品及び回路は、詳細には記載されていない。
【０００７】
当該記載の一部は、当業者によって彼らの作業内容を他の当業者へ伝えるために一般的に用いられる用語を用いて提供される。また、当該記載の一部は、プログラミング命令の実行により行われる動作に関して提供される。当業者には明らかなように、このような動作は、しばしば、記憶、伝送、結合及び、例えば電気部品により別な方法で処理をなされる電気、磁気、又は光信号の形をとる。
【０００８】
様々な動作は、本発明を理解する助けとなる方法で実行される複数の別個のステップとして記載される。しかし、記載の順序は、これらの動作が、必ずそれらが提示される順に実行されることを示すと解釈されるべきではない。あるいは順序に依存しても良い。最後に、「一実施例で」という繰り返し使用されるフレーズは、たとえそうであったとしても、必ずしも同じ実施例に言及しているわけではない。
【０００９】
本発明の実施形態は、複数の電池パック形式を同時に又は選択的に使用することができる電子装置用の電力システムを有する。同時に複数の電池形式を使用することによって、本発明の実施形態は、電池電圧範囲を電子装置内の負荷の種類に整合させることができる。このような電子装置にとって、所与の電池電圧は、潜在的に電池寿命を改善するよう、より効率的であり、又は別な形で有益である。更に、選択的に複数の電池パックを使用することによって、本発明の実施形態は、複数の電池パック形式の少なくとも１つが利用可能である場合に、電子装置に電力を供給することができる。
【実施例】
【００１０】
例えば、図１は、本発明の実施例に従う電力システム１００を表す。電力システム１００は、３つの異なった電力ポート、即ち、直流電力ポート１２０、電池ポート１３０及び電池ポート１４０を２つの異なった電力レール、即ち、電力レール１６０及び電力レール１７０へ選択的に結合するスイッチ回路１１０を有することができる。電池ポート１３０は、ポート１３０及び１４０が２つの異なった電池電圧を供給することができるように、電池ポート１４０とは異なった形式の電池パックをサポートすることができる。電力レール１６０は、多数の負荷（図示せず。）へ結合され得る。これらの負荷の幾つかは、電池ポート１３０によってサポートされる電池パックの形式を用いて、より効率的に動作することができる。電力レール１７０は、他の負荷（図示せず。）へ結合され得る。これらの負荷の幾つかは、電池ポート１４０によってサポートされる電池パックの形式を用いて、より効率的に動作することができる。
【００１１】
直流電源が直流電力ポート１２０で利用できず、電池パックが両電池ポート１３０及び１４０で利用可能である場合に、スイッチ回路１１０は、ポート１３０からの電池電圧を電力レール１６０に及びポート１４０からの電池電圧を電力レール１７０に供給するよう、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ５を開き、スイッチＳ４及びＳ６を閉じることができる。これは、電力システム１００の最も効率的な動作モードであり、夫々の電力レール１６０及び１７０は、夫々の負荷の組に目標とされる電圧範囲を供給する。
【００１２】
次に、ポート１３０での電池パックが分離され又は枯渇した場合に、スイッチ回路１１０は、ポート１４０からの電池電圧を両電力レール１６０及び１７０に供給するよう、スイッチＳ４を開き、スイッチＳ５を閉じることができる。他方で、ポート１３０での電池パックは利用可能なままであるが、ポート１４０での電池パックが分離され又は枯渇した場合には、スイッチ回路１１０は、ポート１３０からの電池電圧を両電力レール１６０及び１７０に供給するよう、スイッチＳ６を開き、スイッチＳ５を閉じることができる。言い換えると、少なくとも１つの電池パックが利用可能である限り、電力システム１００は、両電力レール１６０及び１７０の負荷へ電力を供給することができる。しかし、電力システム１００は、一方の組の負荷は目標の電圧範囲を受け取ることができるが、他方の組の負荷は受け取ることができないので、これら２つの動作モードのいずれか一方では、より効率的ではない。
【００１３】
直流電力が直流電力ポート１２０で利用可能である場合に、スイッチ回路１１０は、直流電源からの電圧を両電力レール１６０及び１７０に供給するよう、スイッチＳ３及びＳ５を閉じ、スイッチＳ４及びＳ６を開くことができる。言い換えると、電力システム１００が交流コンセントにプラグ接続され、交流−直流アダプタが直流電源を供給する場合に、電力システム１００は、この直流電源を用いて全ての負荷へ電力を供給することができる。直流電源からの電圧は、電池パックが再充電されているか否か、及び、電池パックが再充電されているならば、それはどのような形式の電池パックであるかに依存することがある。
【００１４】
例えば、電池充電器１５０は、直流電源からの電圧を複数の電圧に変換する能力を有しうる。例えば、充電器１５０は、２つの直列なリチウムイオン電池パックの再充電電圧（通常約８．４ボルト）と、３つの直列なリチウムイオン電池パックの再充電電圧（通常約１２．６ボルト）とを供給することができる。電池充電器１５０の充電制御入力部１８０は、これら２つの再充電電圧のどちらが供給されるべきかを指示することができる。
【００１５】
枯渇した電池パックがポート１３０へ結合され、且つ、電池パックがポート１４０で結合されておらず又はポート１４０での電池パックが完全に充電されている場合に、電池充電器１５０は、ポート１３０によってサポートされる形式の電池に適切な再充電電圧を供給しうる。その場合に、スイッチ回路１１０は、ポート１３０での電池パックを再充電するよう、スイッチＳ１を閉じ、スイッチＳ２を開くことができる。
【００１６】
他方で、枯渇した電池パックがポート１４０へ結合され、且つ、電池パックがポート１３０で結合されておらず又はポート１３０での電池パックが完全に充電されている場合に、電池充電器１５０は、ポート１４０によってサポートされる形式の電池に適切な再充電電圧を供給しうる。その場合に、スイッチ回路１１０は、ポート１４０での電池パックを再充電するよう、スイッチＳ２を閉じ、スイッチＳ１を開くことができる。
【００１７】
両ポート１３０及び１４０が枯渇した電池パックへ結合されている場合には、相当数の技術が、どちらの電池パックが最初に再充電されるべきかを決定するために使用されうる。例えば、１つのポートは、再充電の速度、唯１つの電池を使用する場合の全ての負荷の効率、枯渇のレベルなどを基に、優先的に取り扱われても良い。幾つかの実施例で、再充電は、特定の充電レベルで又は周期的に電池間で交互に切り換えられても良い。
【００１８】
両ポート１３０及び１４０が完全に充電された電池パックへ結合されている場合には、又は電池パックが両ポート１３０及び１４０へ結合されていない場合には、スイッチ回路１１０は、スイッチＳ１及びＳ２の両方を開くことができ、相当数の技術が、どの電圧を電池充電器１５０が電力レール１６０及び１７０へ供給すべきかを選択するために使用され得る。一実施例で、再充電電圧の一方は、例えば、他方の電圧と比べられた一方の再充電電圧を使用する場合の全ての負荷の効率など、ある基準を基に他方の再充電電圧に対して優先的に取り扱われても良い。他の実施例で、電池充電器１５０は、単純に、つい最近使用された再充電電圧を供給しても良い。更なる他の実施例で、電池充電器１５０は、場合により、再充電電圧間のあるレベルにある全く異なった電圧を供給しても良い。
【００１９】
電力システム１００は、ノートブックコンピュータ、携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタントなどを含む多種多様な電子装置で使用され得る。例えば、図２は、ノートブックコンピュータ２００における電力システム１００の一実施例を表す。交流（ＡＣ）−直流（ＤＣ）電力アダプタ２５０は、交流電圧を直流電圧へ変換して、その直流電圧を直流電力ポート１２０へ供給することができる。電池ポート１３０は、３直列電池パック２６０をサポートすることができる。電池ポート１４０は、２直列電池パック２７０をサポートすることができる。
【００２０】
電力システム１００は、ノートブックコンピュータ２００内の多種多様な負荷へ電力を供給することができる。負荷は、２つのグループ、即ち、負荷２２０及び２３０に分けられて、より多くの利点を提供する可能性があるいずれかのポートに適合されうる。負荷は、例えば、ディスプレイ、メモリ・コントローラ・ハブ、入出力コントローラ・ハブ、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの特定の部品用の電圧のみならず、例えば、５ボルト、３．３ボルト、２．５ボルト、１．５ボルトといった様々なシステム電圧を発生させる電圧レギュレータのようなものを含むことがある。一実施例で、より低い電圧要求を伴う負荷は、ポート１４０が、表される実施例で２直列電池パック２７０をサポートするよう、より低い電圧範囲をサポートする電池ポートへ適合され得る。更に、より高い電圧要求を伴う負荷は、ポート１３０が、表される実施例で３直列電池パック２６０をサポートするよう、より高い電圧範囲をサポートする電池ポートへ適合され得る。
【００２１】
ノートブックコンピュータ２００は、例えば、電源の利用可能性及びいずれかの利用可能な電池パックの充電レベルなど、様々な状態を監視することができる制御ロジック２１０を有することができる。これら及び他の状態に基づいて、制御ロジック２１０は、電源の１又はそれ以上を負荷へ選択的に結合するようスイッチ回路１１０及び電池充電器１５０へ適切な制御信号を供給することができる。制御ロジック２１０は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらいずれかの組合せを含め、多種多様な方法のいずれでも実施可能である。
【００２２】
電圧モニタ２８０は、起こり得る電圧垂下状態のために電力レール１６０の電圧レベルを監視して、ノートブックコンピュータ２００で運転停止動作を生じさせることができる。電圧垂下は、電池電圧が負荷をサポートするには低すぎる場合に生じることがある。例えば、負荷が、一定の５ボルト出力を発生させ、その処理に際して１．２ボルトを消耗する電圧レギュレータである場合に、電圧レギュレータに電力を供給する電圧レールは、少なくとも６．２ボルトを供給することが必要である。電圧レールが６．２ボルトを下回る場合には、電圧レギュレータは、５ボルト出力を維持することができなくなる。言い換えると、５ボルト出力は、電圧レールが電圧レギュレータに電力を供給するために十分な電圧オーバーヘッドを供給することができない場合に下垂しうる。電圧垂下は、多数の電子装置で深刻な結果を有し、潜在的に様々なエラーのいずれかを引き起こしうる。
【００２３】
図２で、電池パック２６０が３ボルトから４．２ボルトの動作範囲を有するリチウムイオン電池セルを有する場合に、電池パック２６０の電圧範囲は、約９ボルトから１２．６ボルトである。更に、電池パック２７０が同様の形式のリチウムイオン電池セルを有する場合には、その電圧範囲は約６ボルトから８．６ボルトである。その場合に、電圧垂下は、電池パック２７０が、１．２ボルトのオーバーヘッドを伴って５ボルト電圧レギュレータに電力を供給している間に、約６ボルトまで落ちる場合に生じうる。他方で、電圧垂下は、電池パック２６０の電圧範囲が電圧レギュレータによって必要とされる最低電圧を上回るので、電池パック２６０を用いると、ずっと小さくなると考えられる。
【００２４】
両電池パック２６０及び２７０が利用可能である場合に、５ボルト電圧レギュレータは、電圧垂下を回避するために、３直列電池パック２６０によって電力を供給される負荷２２０の中に含まれうる。電池パック２７０しか利用できず、ふた組の負荷２２０及び２３０が電池パック２７０によって電力を供給される場合に、電圧モニタ２８０は、レール１６０の電圧を監視し、その電圧をある電圧垂下閾値と比較し、電圧垂下が起こりそうになる前に運転停止動作を生じさせることができる。例えば、負荷２２０の中で最も高い電圧要求が６．２ボルトである場合に、電圧モニタ２８０は、例えば６．２５ボルトといった、６．２ボルトよりも高い閾値を使用しても良い。
【００２５】
図２は、また、電力レール１６０及び１７０にある電源スイッチ２４０を示す。一実施例で、電源スイッチ２４０は、電力システム１００を負荷２２０及び２３０に結合し又は負荷から分離することによってノートブックコンピュータ２００をオン及びオフに切り換えるために使用され得る。
【００２６】
図３から６は、どのように上述された機能のいくつかが実施され得るかを示すフローチャートを表す。図３は、３１０で第１の電力レールへ第１の負荷の組を整合し、３２０で第２の電力レールへ第２の負荷の組を整合するための本発明の実施例を表す。相当数の基準が、電力レールへ負荷を整合するために使用可能である。
【００２７】
２つの電池パックが利用可能であるところの一実施例で、夫々の電池パックは２つの電力レールのうちの一方に電力を供給することができる。夫々の電池パックが異なった電圧範囲を有する場合に、負荷の一部は、電圧範囲の一方を用いて、より効率が良くなり又はより実施が容易になりうる。その場合に、これらの負荷は、効率に基づいて整合され得る。残りのいずれの負荷も、電池パックの電力容量を基に電力レール間で分けられる。例えば、両電池パックが同じ電力要求をサポートすることができる場合には、負荷は、２つの電力レールの間で、ある程度バランスを保たれうる。一方の電池パックが他方の電池パックよりも大きな負荷をサポートすることができる場合には、全ての負荷のうちのより多くが、対応する電力レールへ整合され得る。
【００２８】
図４は、本発明の一実施例に従って電力システムを動作させる方法を表す。４１０で、当該方法は、例えば、直流電源の利用可能性並びに２つの異なる形式の電池パックの利用可能性及び充電レベルなど、様々な基準を基にスイッチ回路を設定することができる。相当数の技術が、スイッチ回路を設定するために使用され得る。一例が図５で後述される。
【００２９】
続けて図４で、スイッチ回路が設定されると、当該方法は、４２０で、第１の電力レールへ結合された第１の負荷の組へスイッチ回路を介して電力を供給し、４３０で、第２の電力レールへ結合された第２の負荷の組へスイッチ回路を介して電力を供給することができる。
【００３０】
図４の方法は、スイッチ回路を設定するために使用された基準に変更がある度に繰り返される。例えば、利用可能性が直流電源又は電池パックのいずれか一方に関して変化する場合に、スイッチ回路は再設定されうる。同様に、電池パックの一方又は両方が枯渇し又は完全に再充電される場合には、スイッチ回路は再設定されうる。
【００３１】
図５は、電源の利用可能性及び充電レベルを基にスイッチ回路を設定する方法の一例を表す。５１０で、当該方法は、直流電源が直流電力ポートで利用できず、第１の形式の電池パックが第１の電池ポートで利用可能であって、少なくとも部分的に充電され、第２の形式の電池パックが第２の電池ポートで利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、第１の電池ポートを第１の電力レールへ及び第２の電池ポートを第２の電力レールへ結合することができる。
【００３２】
５２０で、当該方法は、直流電源が利用できず、第２の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、第１の電池ポートを第１の電力レール及び第２の電力レールの両方へ結合することができる。
【００３３】
５３０で、当該方法は、直流電源が利用できず、第１の形式の電池パックが利用できず又は枯渇し、第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に充電されている場合に、第２の電池ポートを第１の電力レール及び第２の電力レールの両方へ結合することができる。
【００３４】
５４０で、当該方法は、直流電源が利用可能であって、第１の形式の電池パック及び第２の形式の電池パックの夫々が利用できず又は完全に充電されている場合に、直流電力ポートを第１の電力レール及び第２の電力レールの両方へ結合することができる。
【００３５】
５５０で、当該方法は、直流電源が利用可能であって、第１の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、第２の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、直流電力ポートを第１の電池ポート並びに第１の電力レール及び第２の電力レールの両方へ結合することができる。
【００３６】
５６０で、当該方法は、直流電源が利用可能であって、第２の形式の電池パックが利用可能であって、少なくとも部分的に放電され、第１の形式の電池パックが利用できず、完全に充電され、又は再充電されるのを待っている場合に、直流電力ポートを第２の電池ポート並びに第１の電力レール及び第２の電力レールの両方へ結合することができる。
【００３７】
図６は、更なる基準を基にスイッチ回路を設定する方法の一例を表す。６１０で、当該方法は、スイッチ回路が使用されている電子装置の電力状態に基づいて、第１の電力レールから第１の負荷の組を及び第２の電力レールから第２の負荷の組を選択的に分離することができる。６２０で、当該方法は、より高い電圧レベルを必要とする負荷へ結合された電力レールの電圧レベルを監視することができる。６３０で、当該方法は、電力レールの電圧レベルが電圧垂下閾値を下回る場合に、運転停止動作を開始することができる。例えば、より低い電圧範囲を有する電池パックが両電力レールへ電力を供給するために使用されている場合に、当該方法は、まだ電池パックが完全に枯渇する前に電子装置を停止させることによって電圧垂下の変化を低減することができる。
【００３８】
図１〜６は、多数の実施の具体的詳細を表す。他の実施例は、表される要素を全て含んでいなくても良く、別な方法で要素を配置することができ、要素の１又はそれ以上を結合することができ、更なる要素を有することができる。
【００３９】
本発明の実施例は、単一の電池セルから相当数の電池セルまで、実質的に如何なる電池セル技術も及び実質的に如何なる電池セル構成も含む実質的に如何なる形式の電池パックもサポートすることができる。
【００４０】
本発明の実施例は、また、２よりも多くの形式の電池パックを同時に且つ選択的にサポートすることができる。例えば、図１のスイッチ回路１１０は、３、４又はそれ以上の異なる電池ポートを夫々の電力レールへ選択的に結合するよう拡張され得、電力レールの夫々の負荷は、夫々の電池電圧範囲へ整合され得る。
【００４１】
本発明のある実施例は、単に電池を動力源としても良い。その場合に、図１に示される直流電力ポート１２０、電池充電器１５０並びにスイッチＳ１、Ｓ２及びＳ３は必要とされなくなる。他の例で、図１の電池充電器１５０は、電圧レギュレータ回路と、別個の電池充電回路と、電力レールへ電力を供給して、電池パックを選択的に再充電するスイッチング回路とによって置換されても良い。更なる他の実施例で、図２に示される制御ロジック２１０、電圧モニタ２８０及び／又は電源スイッチ２４０は、ノートブックコンピュータ２００よりむしろ、電力システム１００内に置かれても良い。
【００４２】
本発明の実施例は、また、特定の電子装置に電力を供給するために使用される電池セルの総数を低減することができる。例えば、特定の装置の電力要求が単一の８個のセルの４直列電池パックを用いて満足されうる場合に、本発明の実施例は、４個のセルの２直列電池パックと３個のセルの３直列電池パックとの間で分けられた全部で７個のセルを用いて、より効率的に電力要求を満足させることができうる。同様に、単一の６個のセルの電池パックが使用される場合に、本発明の実施例は、３個のセルの３直列電池パックと２個のセルの２直列電池パックとの間で分けられた全部で５個のセルを用いて、同じ電力要求を満足することができうる。
【００４３】
図７は、本発明の様々な実施例の機能を兼ね備えることができる一般的なハードウェアシステムの一実施例を表す。表される実施例で、ハードウェアシステムは、高速バス７０５へ結合された処理装置７１０を有する。高速バス７０５は、バスブリッジ７３０を介して入出力（Ｉ／Ｏ）バス７１５へ結合されている。一時記憶装置７２０はバス７０５へ結合されている。固定記憶装置７４０は、バス７１５へ結合されている。Ｉ／Ｏ装置７５０が、また、バス７１５へ結合されている。Ｉ／Ｏ装置７５０は、ディスプレイ装置、キーボード、１又はそれ以上の外部ネットワークインターフェースなどを有しても良い。
【００４４】
ある実施例は、付加的な構成要素を有しても良く、上記構成要素の全てを必要としなくても良く、あるいは、１又はそれ以上の構成要素を結合しても良い。例えば、一時記憶装置７２０は、処理装置７２０とともにチップ上にあっても良い。代替的に、固定記憶装置７４０は削除されても良く、一時記憶装置７２０は電気的消去可能読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に置換されても良い。この場合に、ソフトウェアルーチンはＥＥＰＲＯＭから適当な場所で実行される。幾つかの実施は、構成要素の全てが結合される単一バスを用いても良く、一方、他の実施は、様々な付加的な構成要素が結合可能な１又はそれ以上の付加的なバス及びバスブリッジを有しても良い。同様に、例えば、メモリ・コントローラハブ及びＩ／Ｏコントローラハブを含む高速システムバスに基づく内部ネットワークを含め、様々な代替の内部ネットワークが使用され得る。付加的な構成要素は、付加的な処理装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、付加的なメモリ、及び当該技術で知られる他の周辺構成要素を含んでも良い。
【００４５】
上述された本発明の様々な機能は、このようなハードウェアシステムのうちの１又はそれ以上を用いて実施され得る。一実施例で、それらの機能は、ハードウェアシステム内で、例えば処理装置７１０のような１又はそれ以上の実行ユニットによって実行可能な命令又はルーチンとして実施されても良い。図８に示されるように、これらの機械実行可能な命令８１０は、例えば、図７の記憶装置７２０及び７４０などの内部記憶装置並びに、例えばハードドライブ、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、デジタル・ビデオ又はバーサトル・ディスク（ＤＶＤ）、レーザーディスク、フラッシュメモリ、ネットワーク上のサーバなどの様々な外部又は遠隔の記憶装置を含め、如何なる機械読取可能な記憶媒体８２０を用いて記憶されても良い。一実施例で、これらのソフトウェアルーチンは、Ｃプログラミング言語で書かれうる。しかし、当然、これらのルーチンは、多種多様なプログラミング言語のいずれで実施されても良い。
【００４６】
代替の実施例で、本発明の様々な機能は、別個のハードウェア又はファームウェアで実施されても良い。例えば、１又はそれ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）は、上述された機能のうちの１又はそれ以上によりプログラミングされうる。他の例で、本発明の１又はそれ以上の機能は、付加的な回路上の１又はそれ以上のＡＳＩＣで実施され、回路基板は、上述されたコンピュータに挿入されうる。他の例で、１又はそれ以上のプログラム可能なゲートアレー（ＰＧＡ）は、本発明の１又はそれ以上の機能を実施するために使用されうる。更なる他の例で、ハードウェア及びソフトウェアの組合せは、本発明の１又はそれ以上の機能を実施するために使用されうる。
【００４７】
以上、複数の形式の電池パックを使用可能な電力システムについて記載された。本発明の多数の代替例及び変形例は、前述の記載を読んだ後に当業者によって理解され、一方、当然、一例として図示及び記載された特定の実施例は、全く限定と考えられない。従って、特定の実施例の詳細への言及は、特許請求の範囲の適用範囲を限定することを目的とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】電力システムの一実施例を表す。
【図２】ノートブックコンピュータの一実施例を表す。
【図３】負荷を電力レールに整合させる方法の一実施例を表す。
【図４】電力システムを動作させる方法の一実施例を表す。
【図５】スイッチ回路を設定する方法の一実施例を表す。
【図６】スイッチ回路を設定する方法の他の実施例を表す。
【図７】本発明の様々な機能を実行可能なハードウェアシステムの一実施例を表す。
【図８】本発明の様々な機能を実施可能な命令を記憶する機械読取可能な媒体の一実施例を表す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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