(57)【要約】【課題】本発明は、バッテリー式電子デバイスによるエネルギー消耗割合を提示する。【解決手段】バッテリー式電子デバイス１０２、２００、２００’のためのエネルギー消耗割合メーター１００であって、前記デバイス１０２、２００、２００’に設置されたバッテリー１０４、２１０に対する前記電子デバイス１０２、２００、２００’のエネルギー消耗割合を求めるバッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”、２２０と、前記求められたエネルギー消耗割合の示度を表示する表示ユニット１２０とを備えたエネルギー消耗デバイス。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー式電子デバイスのためのエネルギー消耗割合メーターであって、
前記デバイスに設置されたバッテリーに対する前記電子デバイスのエネルギー消耗割合を求めるバッテリーモニターと、
前記求められたエネルギー消耗割合の示度を表示する表示ユニットとを備えたエネルギー消耗デバイス。
【請求項２】
エネルギー消耗割合メータであって、
前記バッテリーモニターは、センサ部を有し、該センサ部は、
前記バッテリーの電圧の変化を時間の関数として測定し、前記エネルギー消耗割合を求める電圧センサおよび
前記バッテリーから流れる電流を測定し、前記エネルギー消耗割合を求める電流センサのうちの１つまたは両方を有する請求項１に記載のエネルギー消耗割合メーター。
【請求項３】
エネルギー消耗割合メータであって、
前記電圧センサはさらに、バッテリー電圧と、前記バッテリー内に貯蔵された残留電荷との間の関係を用いて、前記エネルギー消耗割合を求め、該関係は先験的に既知である請求項２に記載のエネルギー消耗割合メーター。
【請求項４】
エネルギー消耗割合メータであって、
前記電圧センサは、
前記バッテリーの電圧を定期的に測定し、該測定されたバッテリー電圧をデジタル表現に変換するアナログ−デジタル変換器と、
前記測定された電圧の前記デジタル表現と前に測定された電圧のデジタル表現とを比較することと、バッテリー電圧の変化を計算することとを実施する命令を含む、メモリ内に格納されたコンピュータプログラムであって、前記電圧変化は、前記アナログ−デジタル変換器が定期的に前記電圧を測定している間に消費されるエネルギーを示すコンピュータプログラムとを含む請求項２〜３のいずれか１項に記載のエネルギー消耗割合メーター。
【請求項５】
エネルギー消耗割合メータであって、
前記バッテリーモニターの１つまたは両方はさらに、前記表示ユニットに伝える前に、前記求められたエネルギー消耗割合を正規化された形式に変換し、さらに前記求められたエネルギー消耗割合を対数的にスケーリングし、低いエネルギー消耗割合と高いエネルギー消耗割合との間の差を強調する請求項１〜４のいずれか１項に記載のエネルギー消耗割合メーター。
【請求項６】
エネルギー消耗割合メータであって、
前記求められたエネルギー消耗割合の前記示度は、相対的な形式および絶対的な形式のうちの１つまたは両方で表示される３２０請求項１から５のいずれか１項に記載のエネルギー消耗割合メーター。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のエネルギー消耗割合メーターを有するバッテリー式電子デバイスであって、該デバイスは１つまたはそれ以上の動作モードを用いて動作し、さらに、
プロセッサと、
前記表示ユニットを有するユーザインターフェースと、
メモリと、
前記メモリ内に格納され、前記プロセッサによって実行されるコンピュータプログラムであって、前記デバイスに設置された前記バッテリーからのエネルギー放電割合を求めることを実施する命令を有するコンピュータプログラムとを備え、前記求められたバッテリー放電割合の示度は、前記ユーザインターフェースを用いて表示されるバッテリー式電子デバイス。
【請求項８】
バッテリー式電子デバイスであって、
前記デバイスの各動作モードに対するバッテリー放電割合は、前記メモリ内に格納され、前記バッテリー放電割合を求める前記命令は、対応する動作モードに対して、前記メモリから前記バッテリー放電割合にアクセスすることを含む請求項７に記載のバッテリー式電子デバイス。
【請求項９】
バッテリー式電子デバイスであって、
前記バッテリー放電割合を求める前記命令はさらに、前記設置されたバッテリーの化学反応およびバッテリーの残留電荷のうちの１つまたは両方に対して前記放電割合を調整する請求項７から８のいずれか１項に記載のバッテリー式電子デバイス。
【請求項１０】
バッテリー式電子デバイスであって、
前記エネルギー消耗割合を用いて前記デバイスをエネルギー上効率的に動作させるための手段をさらに含む請求項７から９のいずれか１項に記載のバッテリー式電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリー式電子デバイスに関する。特に、本発明は、デバイスに電力を与えるバッテリーのエネルギー消耗割合をモニターして報告することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子デバイスには、大抵の場合、バッテリー燃料ゲージが設けられている。バッテリー燃料ゲージは、バッテリーに貯蔵された残留電荷の示度すなわちエネルギーのレベルをデバイスのユーザに提示する。バッテリー燃料ゲージは、通常、電流のモニタリングまたは電圧勾配のモニタリングに基づいて、燃料ゲージの結果を出す。電流のモニタリングでは、バッテリーから流れる電流がモニターされ、ある期間の間に蓄積すなわち集積された電流全体を用いて、バッテリーからなくなった、すなわち放電した電荷を求める。バッテリーに貯蔵された初期の電荷が与えられると、残留電荷は、初期の電荷と、蓄積された全放電電荷との差として計算され得る。電圧勾配モニタリングは、経時的なバッテリーの電圧変化を用いて、残留電荷を推測する。通常、バッテリー勾配モニタリングは、バッテリー電圧を残留電荷と関連づけるルックアップテーブル、曲線または数学的モデルを用いる。電流モニタリングまたは電圧モニタリングのどちらも、通常の電子デバイスの応用において、残留電荷の妥当に正確な示度を生成することができる。
【０００３】
残念なことに、従来のバッテリー燃料ゲージでは、所定のバッテリーを用いてデバイスの動作時間を最適すなわち最大にするためにデバイスがどのように用いられるのが最良であるかに関する情報またはフィードバックはユーザにはほとんど与えられない。残留電荷は、大抵の場合、デバイスが、新たに充電されたバッテリーを必要とせずにどのくらい長い間動作し得るかの示度にはなりにくい。さらに、多くのデバイスは、複数のモードを有し、そのいくつかは、実質的に同一の機能を果たすことが可能であるが、大抵の場合、非常に異なる電力使用特性を有する。したがって、所与の残留電荷レベルを用いてデバイスがどのくらい長い間動作し得るかは、デバイスがどのように用いられるかに強く依存する。従来の燃料ゲージは、デバイスの使用がバッテリーの放電およびデバイスの動作時間にどのように影響を与えるかに関する情報を何らユーザには提供しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、所定のバッテリーを用いてデバイスの動作時間を最大にすることを容易にし得る提示またはフィードバックをデバイスのユーザに提供する方法を有することが有利である。さらに、このような形態のフィードバックはまた、ユーザがさらに効率的にデバイスを用いることを学ぶことを助け得る。このような提示またはフィードバックは、バッテリー式電子デバイスの燃料ゲージングの分野における長年の問題を解決する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリー式電子デバイスによるエネルギー消耗割合を提示する。特に、本発明は、デバイスに電力を与えるバッテリーのエネルギー消耗割合（ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｒａｔｅ）またはエネルギー放電割合を求め、バッテリー式デバイスのユーザに表示する。エネルギー消耗割合は、デバイス上で、消耗割合メーターまたはゲージの形態で表示され得る。表示されたエネルギー消耗割合を用いて、ユーザは、バッテリーの現存する電荷レベルが与えられると、デバイスの推定される残りの動作時間を見積もることができる。さらに、消耗割合提示は、ユーザがデバイスの使用を変更するのを助け、バッテリー式デバイスの動作時間全体が最大にされる。本発明は、限定はされないが、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータ、個人情報端末、セルラー電話およびコンパクトディスクプレイヤーを含む、バッテリーの電荷レベルをモニターする任意のバッテリー式電子デバイスに適用可能である。
【０００６】
本発明の態様では、バッテリー式電子デバイスに用いられるエネルギー消耗割合メーターまたはゲージが提供される。エネルギー消費メーターは、バッテリーモニターおよび表示ユニットを含む。バッテリーモニターは、デバイスに設けられたバッテリーの電子デバイスのエネルギー消耗割合を求める。表示ユニットは、求められたエネルギー消耗割合の示度を表示する。本発明の他の態様では、エネルギー消耗割合メーターを有するバッテリー式電子デバイスおよびバッテリー式電子デバイスのエネルギー消耗割合を測定する方法が提供される。
【０００７】
本発明は、デバイスの使用方法に関するフィードバックをバッテリー式電子デバイスのユーザに提供する点で有利である。とりわけ、本発明は、デバイスのエネルギー効率使用モデルを容易にし得る。本発明の特定の実施形態は、上記の利点に加えておよび上記の利点の代わりに他の利点を有する。本発明のこれらおよび他の特徴ならびに利点は、以下の図面を参照することによって、以下に詳細に説明する。
【０００８】
本発明の様々な特徴および利点は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を参照することによってさらに容易に理解され得る。添付の図面では、同様の参照符号は、同様の構成要素を示す。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、バッテリー式電子デバイス１０２に用いられる本発明によるエネルギー消耗割合メーターまたはゲージ１００のブロック図を示す。エネルギー消耗割合メーター１００は、電子デバイス１０２がエネルギーを消費する割合の示度を表示する。本発明によると、バッテリー式デバイス１０２では、バッテリー１０４は、消費されているエネルギーを供給し、エネルギー消耗割合（ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｒａｔｅ）は、バッテリー１０４のエネルギー放電割合（ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｒａｔｅ）と等しくなる。放電割合は、時間の関数としてのバッテリーの電荷の減少率（ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｅｃｒｅａｓｅ）である。本発明のエネルギー消耗割合メーター１００は、電子デバイス１０２のユーザに消耗割合を表示する。
【００１０】
エネルギー消耗割合ゲージ１００は、また、バッテリーの化学反応および／またはバッテリーの充電状態に対するバッテリーの動作を考慮に入れ得る。例えば、バッテリーの化学反応の中には、低負荷よりも高負荷において全体のエネルギーの出力がかなり少なくなるものもある。従って、エネルギー消耗割合メーター１００によって提供されるエネルギー消耗割合の示度は、特定されたバッテリーの化学反応に基づいて調整され得る。バッテリーの化学反応を反映するこのような調整された示度は、デバイス１０２のエネルギー消耗割合以上の情報をユーザに提供するために用いられ得る。例えば、Ｂｅａｎ等は、２００１年５月１４日に提出された「Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｏｆ　Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｏｆ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｂｅｈａｖｉｏｒ」という名称の特許出願第０９／８５９，０１５号において、本発明と関連して用いられ得るバッテリーの化学反応の特定に対するいくつかのアプローチを開示している。
【００１１】
エネルギー消耗割合メーター１００は、電子デバイスのエネルギー消耗割合を求めるための手段、および求められたエネルギー消耗割合の示度を表示するための手段を有する。いくつかの実施形態では、求める手段は、バッテリーモニター１１０を有し、表示手段は、表示ユニット１２０を有する。バッテリーモニター１１０は、バッテリー１０４の特性を測定してエネルギー消耗割合を求め、エネルギー消耗割合を表示ユニット１２０に伝える。測定されたバッテリー特性には、限定はされないが、バッテリー１０４から流れる電流および／または時間の関数としてのバッテリー１０４の電圧の変化が含まれ得る。表示ユニット１２０は、求められたエネルギー消耗割合をユーザに表示する。
【００１２】
好ましい実施形態では、バッテリーモニター１１０は、バッテリー１０４から流れる電流を測定する。バッテリー１０４から流れる電流は、バッテリー式デバイス１０２のエネルギー消耗割合に比例する消耗割合値を求めるために用いられ得る。好ましくは、電流測定値は、様々な電流レベルにおけるバッテリーのエネルギー容量の性質に関する先験的情報と組み合わせられ、消耗割合値を求める。有利なことに、バッテリー１０４から流れる電流は、電流センサまたはプローブを用いて、大抵の電子デバイスにおいて容易に測定可能である。多くの電流読み取りすなわち測定方法および関連の読み取り手段は、電流を測定する技術分野において周知である。このような方法および読み取り手段はすべて、本発明の範囲内である。
【００１３】
例えば、図２は、バッテリーモニター１１０において用いられる好ましい電流センサ部の模式図を示す。好ましい電流センサ部は、バッテリー１０４と直列に配置されたいわゆる「センス」抵抗器１１２を有する。通常、センス抵抗器１１２は、非常に小さな抵抗値を有する安定した精密抵抗器である。センス抵抗器１１２を通って流れる電流は、オームの法則に従って電流に比例する電圧をセンス抵抗器１１２の両端に生成する。このように、センス抵抗器１１２の両端の電圧を測定することによって、電流を求めることができる。
【００１４】
図２に例示される電流センサ部は、バッテリー１０４の正の端子（＋）と直列接続したセンス抵抗器１１２を用いる。このような構成は、大抵の場合、センス抵抗器を電源回路の「高電位側」にすると呼ばれる。なぜなら、従来から、バッテリー１０４の負の端子は、接地電位に接続されているからである。本発明の範囲内である代替の構成（図示せず）は、バッテリー１０４の負の端子と直列接続した「低電位側」のセンス抵抗器１１２を用いる。図２はまた、センス抵抗器１１２の両端の電圧を読み取って増幅し、一方同時に増幅器１１４の出力に配置され得る任意の負荷からセンス抵抗器を絶縁する、好ましい実施形態による、バッファ増幅器１１４を例示している。
【００１５】
基本的な電流センサは、センス抵抗器１１２、および好ましくはオペアンプ（Ｏｐａｍｐ）で構築され得る簡単なバッファ増幅器１１４回路を用いて実現され得るが、本発明のバッテリーモニター１１０として用いることができる各種の専用の集積回路（ＩＣ）もまた、多くの様々な製造業者から入手可能である。例えば、カリフォルニア州サニーベイルのＭａｘｉｍ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，　Ｉｎｃ．が製造する精密高電位側電流読み取り増幅器（モデル番号ＭＡＸ４７１）は、バッテリーモニター１１０の電流センサ部として用いられ得るこのようなＩＣの一例である。ＭＡＸ４７１増幅器は、集積３５ｍ？センス抵抗器を提供し、バッファド電圧を出力する。このバッファ電圧の大きさは、センス抵抗器内を流れる電流に比例する。
【００１６】
バッテリーモニター１１０の電流センサ部として用いられ得る専用の電流センサＩＣの別の例としては、カリフォルニア州サンタクララのＮａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造する精密電流ゲージＩＣ（モデル番号ＬＭ３８１２／３）が挙げられる。ＬＭ３８１２／３ゲージＩＣは、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力し、そのパルス幅は、読み取られた電流に比例する。多くの他の電流読み取り製品が入手でき、これらはすべて、バッテリーモニター１１０に有用であり、本発明の範囲内である。
【００１７】
電流センサ部のいくつかの実施態様では、バッテリーモニター１１０はさらに、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）（図示せず）を有する。ＡＤＣは、バッテリーモニター１１０の電流読み取り部の出力を読み取られた電流のデジタル表現に変換する。ＡＤＣは、バッファ増幅器の代わりにもなり、センス抵抗器１１２の両端の電圧を直接デジタル表現に変換する。ＡＤＣが用いられるかどうかは、大抵の場合、表示ユニット１２０が期待する、すなわち表示ユニット１２０に適合する入力データ形式によって決まる。
【００１８】
他の実施形態では、バッテリーモニター１１０’は、バッテリー電圧の変化を時間の関数として測定する。一般に、時間の関数としてのバッテリー電圧の変化が測定される場合、測定値は、バッテリー電圧と、バッテリー１０４に貯蔵された残留電荷との先験的に知られた関係を用いて、放電割合（すなわち、エネルギー消耗割合）に変換される。このような関係は、ルックアップテーブル、曲線または数学関数の形態をとり得る。当業者は、バッテリー内に貯蔵された残留電荷を求めるために、バッテリー電圧とバッテリー電荷レベルとの関係を用いることについて精通している。残留電荷のある期間の間の変化は、バッテリー式電子デバイス１０２の放電割合すなわちエネルギー消耗割合を求めるために用いられる。
【００１９】
バッテリーモニター１１０’の電圧測定部は、当業者によって様々な方法で実現すなわち実施され得る。例えば、バッテリーモニター１１０’の電圧測定部は、ＡＤＣ、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ、メモリおよびメモリ内に格納されたコンピュータプログラムを有し得る。マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムを実行し、プログラムの命令は、ＡＤＣの制御によって、バッテリー電圧とメモリ内に格納された残留電荷のレベルとの間の関係を用いることによって、バッテリーモニターの機能を実施する。特に、ＡＤＣは、バッテリー電圧を定期的に測定またはサンプリングし、それをデジタル表現に変換する。マイクロプロセッサは、測定されたデジタル表現のバッテリー電圧を受け取り、測定された電圧を前に測定された電圧と比較し、電圧変化を計算する。次に、マイクロプロセッサは、バッテリー電圧と残留電荷との関係を用いて、放電またはエネルギー消耗割合を計算する。マイクロプロセッサの実施態様に関して上述したが、当業者は、上記の電圧測定および比較、ならびにエネルギー消耗割合の計算を行うことが可能なアナログ回路またはアナログおよびデジタル回路の組み合わせを容易に考案することができる。このような測定手段および計算手段はすべて、本発明の範囲内である。
【００２０】
さらに別の実施形態では、バッテリーモニター１１０”は、エネルギー消耗割合を求めるために、電流を読み取ること、およびバッテリー電圧を測定することの両方を行うようになっている。あるいは、エネルギー消耗割合を求めるために、バッテリーモニター１１０”は、バッテリー１０４の他の特性または特性の組み合わせをモニターするようになっている。このような実施形態はすべて、本発明の範囲内である。
【００２１】
バッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”は、求められたエネルギー消耗割合を様々な方法のいずれかで表示ユニット１２０に伝え得る。いくつかの実施形態では、バッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”は、単に、求められたエネルギー消耗割合に比例する信号、電圧、電流、パルス幅または周波数を生成し得る。例えば、上記ように、信号は、抵抗器内を流れる電流に比例した、センス抵抗器１１２の両端で測定される電圧であり得る。
【００２２】
バッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”は、求められたエネルギー消耗割合を変換し、かつ／またはスケーリングし、その後割合を表示ユニット１２０に伝え得る。例えば、求められたエネルギー消耗割合は、対数でスケール変換され、低いエネルギー消耗割合と高いエネルギー消耗割合との差を強調させ得る。あるいは、および／または、さらに、エネルギー消耗割合は、アナログ信号からデジタル形式に変換され得る。デジタル形式は、求められたエネルギー消耗割合をデジタル表現で表すデジタル信号である。
【００２３】
電流センサが用いられるか、電圧測定部が用いられるかに関係なく、上記のように、バッテリーモニター１１０はさらに、電圧をデジタル表現として測定、変換および符号化するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。一般に、デジタル表現は、求められたエネルギー消耗割合のシリアル表現またはパラレル表現であり得る。シリアル表現は、１度に１ビットずつ伝えられるビットの時系列を含み、ビットのセットは、エネルギー消耗割合を符号化する１つまたはそれ以上のデジタルワードを表す。パラレル表現は、複数の同時に伝えられるビットを含む。再び、エネルギー消耗割合を符号化するために、１つまたはそれ以上のデジタルワードが用いられ得る。当業者は、符号化情報のシリアルおよびパラレルデジタル通信について精通している。
【００２４】
例えば、バッテリーモニター１１０は、エネルギー消耗割合を、求められたエネルギー消耗割合を表す複数のデジタルワードを含むＲＳ−２３２シリアル形式に変換し得る。この例では、バッテリーモニター１１０は、ＡＤＣによって出力されるデジタル表現からＲＳ−２３２シリアル形式を生成するためのユニバーサル非同期性受信送信機（ＵＡＲＴ）を有し得る。当業者は、種々の変換およびスケーリングを実施するバッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”および回路によって行われ得る変換およびスケーリングを容易に考案することができる。このような変換およびスケーリングはすべて、本発明の範囲内である。
【００２５】
表示ユニット１２０は、伝えられた消耗割合すなわち消耗割合値を受信し、消耗割合を消耗割合値の示度としてフォーマットし、その示度をユーザに表示する。表示ユニット１２０は、限定はされないが、棒グラフ、数値読出し、パイチャート、線グラフ、または多段アイコン表現を含む様々な形式の任意の１つで消耗割合提示を示し得る。
【００２６】
好ましい実施形態では、エネルギー消耗割合示度は、絶対エネルギー消耗割合とは対照的に、相対的な正規化されたエネルギー消耗割合として表示される。特に、エネルギー消耗割合示度は、小さなエネルギー消耗割合については小さな割合提示として、大きな消耗割合については大きな割合示度として表示される。好ましい示度は、「相対的である」と言われる。なぜなら、ワットなどの、実際の、すなわち絶対的なエネルギー消耗割合の測度に対応させる試みはなされないからである。しかし、エネルギー消耗割合の絶対測度に対応する示度は、本発明の範囲内である。
【００２７】
例えば、図３Ａに例示されるような、１つの行に配置された５つの発光ダイオード（ＬＥＤ）のセットを含む表示ユニット１２０の例示的な実施形態１２０’を考える。低いエネルギー消耗割合は、このような表示ユニット１２０’を用いて第１のＬＥＤ１２２ａのみを照明することによって提示される。高いエネルギー消耗割合は、５つのすべてのＬＥＤ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄおよび１２２ｅが照明される場合に提示される。同様に、中間エネルギー消耗割合は、例えば最初の３つのＬＥＤ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが照明されるなどの場合に提示され得る。図３Ｂは、相対的なエネルギー消耗割合を提示するための様式化された棒グラフを有する電子デバイス１０２の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の一部を含む表示ユニット１２０の別の例示的な実施形態１２０”を例示する。棒グラフが照明される程度は、ＬＥＤ表示ユニット１２０’について上述したのと同様の方法で、相対的なエネルギー消耗割合を提示するために用いられる。
【００２８】
図３Ｃは、相対的なエネルギー消耗割合がパイチャートアイコンを用いて示されるＬＣＤディスプレイに基づいたアイコン表示ユニット１２０”のさらに別の形態を例示する。パイチャートアイコンの様々な部分の照明は、相対的なエネルギー消耗割合の異なるレベルを示す。パイ部分のすべてまたは少なくとも大半が照明される場合には、最も高いエネルギー消耗割合が「フル」パイチャートアイコンによって示され、パイ部分が全く、あるいはせいぜいわずかなパイ部分しか照明されない場合には、「空の」パイチャートアイコンが最も低いエネルギー消耗割合を示す。
【００２９】
さらに別の例（図示せず）では、エネルギー消耗割合の提示は、例えば、ＬＣＤ表示ユニット１２０の一部に表示される０から１０の範囲で表示される数を含み得る。この種の手法では、例えば、最も低いエネルギー消耗割合は、０に正規化されるのに対して、最も高いエネルギー消耗割合は、１０に正規化される。エネルギー消耗割合に比例した量だけ偏向される機械針を用いる従来のメーターも、表示ユニット１２０として用いられ得る。当業者は、これらの手段および他の表示手段について精通しており、これらはすべて、本発明の範囲内である。
【００３０】
バッテリー内の残留電荷を提示する従来の燃料ゲージングと対照的に、本発明がデバイス１０２のユーザにエネルギー消耗割合を提示することは有利である。このような情報は、とりわけ、ユーザがデバイス１０２を用いる方法を変更するためにユーザによって用いられ得る。特に、ユーザは、特定の機能を果たすためのいくつかの動作モードから、最も低いエネルギー消耗割合を有する動作モードを選択するために、本発明によって提供されるエネルギー消耗割合の提示を用いることができる。最も低いエネルギー消耗割合モードを選択することによって、バッテリー１０４の動作寿命全体が増加するか、または好ましくは最大にされ得る。
【００３１】
電子デバイスにおける従来の燃料ゲージングでは、電流モニタリングを用いる燃料ゲージングでさえも、デバイスのユーザにエネルギー消耗割合を提示しない。従って、本発明によるエネルギー消耗割合の指示がなければ、ユーザは、従来の燃料ゲージングでは、どのようにしてバッテリーの寿命を最大にするかに関するフィードバックを得られない。さらに、本発明は、エネルギー消耗割合およびバッテリーの残留電荷を二重に提示するために、従来の燃料ゲージングといっしょに用いられ得る。いくつかの実施形態では、バッテリーモニター１１０は、従来の燃料ゲージングの維持と、本発明によるエネルギー消耗割合を求めることとの両方に対して二重の役割を果たし得る。
【００３２】
本発明の別の態様では、エネルギー消耗割合メーターを有するバッテリー式電子デバイス２００が提供される。図４は、本発明によるエネルギー消耗割合メーターを有する電子デバイス２００のブロック図を例示する。エネルギー消耗割合メーターは、デバイス２００のエネルギー消費の割合を提示する。電子デバイス２００は、電力／エネルギー用バッテリー２１０を用いて動作し、プロセッサまたはコントローラ２３０、ディスプレイを有するユーザインターフェース２４０、メモリ２５０、およびメモリ２５０内に格納されたコンピュータプログラム２６０を有する。プロセッサ２３０は、バッテリー２１０がデバイス２００内に取り付けられると、コンピュータプログラム２６０の命令を実行し、バッテリー２１０のエネルギー放電割合を求め、デバイス２００のエネルギー消耗割合を計算する。プロセッサ２３０は、計算されたエネルギー消耗割合をユーザインターフェース２４０に伝える。ユーザインターフェース２４０は、エネルギー消耗割合をデバイス２００のユーザに対してディスプレイ上で表示する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、プロセッサ２３０は、デバイス２００の動作モードが電力すなわちエネルギーを使用することに関する先験的情報を用いて、デバイス２００においてアクティブである、すなわち用いられているモードからバッテリー放電割合を間接的に求める。特に、エネルギー消耗割合は、先験的に既知であり得る。なぜなら、エネルギー消耗割合は、デバイス２００を用いる前のいずれかの時点において、複数の動作モードのそれぞれに対して求められたからである。例えば、デバイス２００は、６つの動作モードを有し、各モードのそれぞれの電力またはエネルギー使用レベルは、製造中に測定または計算され得るからである。次に、測定または計算された電力／エネルギー使用レベルは、メモリ２５０内にモードによって索引付けされたルックアップテーブルに格納される。プロセッサ２３０は、６つの例示的なモードのうちどれが現在アクティブであるかを単に記録し、対応する消耗割合を、アクティブモードに対するルックアップテーブルにおけるデータから直接的または他のデータもしくは先験的情報と組み合わせられたルックアップテーブルのデータから計算することによって、エネルギー消耗割合を求める。例えば、ルックアップテーブルからのデータは、デバイス２００に電力を与えるために用いられているバッテリーの特定の化学反応の、エネルギー出力対電子電力出力挙動に関する、同じくメモリに格納されたデータまたは先験的情報と組み合わせられ得る。
【００３４】
他の実施形態では、バッテリー式デバイス２００’はさらに、バッテリー２１０の特性を直接測定するバッテリーモニター２２０を有する。例えば、バッテリーモニター２２０は、バッテリー２１０から流れる電流または時間の関数としてのバッテリー電圧の変化を測定し得る。バッテリーモニター２２０は、測定された特性をプロセッサ２３０に伝え、プロセッサ２３０は、伝えられた測定値からバッテリー放電割合を直接求める。
【００３５】
図５は、エネルギー消耗割合メーターを有する図４に例示される電子デバイス２００、２００’の例示的なデジタルカメラの実施形態を例示する。デジタルカメラとして例示されているが、電子デバイス２００、２００’は、バッテリーの使用をモニターする任意のバッテリー式デバイスであり得る。図５に例示されるデジタルカメラ以外の電子デバイス２００、２００’の実施形態の例としては、限定はされないが、ラップトップコンピュータ、セルラーまたは携帯電話、個人情報端末（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、およびコンパクトディスクまたはＭＰ３プレイヤーが挙げられる。当業者は、本発明が適用される様々な他のデバイスの実施形態を容易に考案し得る。このようなデバイスの実施形態は、本発明の範囲内である。
【００３６】
例示的なデジタルカメラデバイス２００、２００’は、例えば、５つのＬＥＤ２４２のセットを含むユーザインターフェース２４０のエネルギー消耗割合メーター部を有する。例示的な５つのＬＥＤ２４２は、図３Ａに例示される表示ユニット１２０’に関して上述したように、デジタルカメラ２００、２００’によって消費される電力を示す。特に、例えば５つのＬＥＤ２４２のセットのＬＥＤのいずれも照明されない場合に、最も低いエネルギー消耗割合が提示される。例えば、ＬＥＤ２４２のセットの５つのＬＥＤすべてが照明される場合に、最も高いエネルギー消耗割合が提示される。最も低い割合と最も高い割合との間の中間エネルギー消耗割合は、ＬＥＤ２４２のセットのうち０個ではないが５つ未満のＬＥＤが照明される場合に提示される。このように、ユーザインターフェース２４０のエネルギー消耗割合メーター部は、例示的なカメラ２００、２００’の相対的なエネルギー消耗割合を提示するために、棒グラフとして、５つのＬＥＤ２４２のセットを実質的に用いる。
【００３７】
例示的なカメラ２００、２００’のユーザインターフェース２４０はさらに、画像ディスプレイ２４４を有する。画像ディスプレイ２４４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり得る。他の実施形態では、例示的なカメラ２００、２００’は、例えば、画像ディスプレイ２４４内に配置されたアイコン表示を含むエネルギー消耗割合メーターを提供し得る。例示的なカメラ２００、２００’の画像ディスプレイ２４４上に表示され得るエネルギー消耗割合を示すこのような２つのアイコン表示を、図３Ｂおよび図３Ｃにそれぞれ例示される表示ユニット１２０”、１２０’”に関して上述した。このようなアイコン表示に基づいたエネルギー消耗割合メーターは、例えば、５つのＬＥＤ２４２のセットを用いるＬＥＤに基づいたエネルギー消耗割合メーターの代わりにまたはこれに加えて提供され得る。さらに、アイコン表示に基づいたエネルギー消耗割合メーター１２０”、１２０’”は、画像ディスプレイ２４４の代わりに、別のＬＣＤディスプレイ（図示せず）上で実施され得る。
【００３８】
本発明のさらに別の態様では、バッテリー式電子デバイスのエネルギー消耗割合を測定する方法３００が提供される。図６は、本発明によるエネルギー消耗割合ゲージングの方法３００のフローチャートを例示する。ゲージング方法３００は、バッテリー式電子デバイスのユーザにエネルギー消耗割合の示度を提示する。エネルギー消耗割合は、電子デバイスに電力を与えるバッテリーのエネルギー放電割合と等しい。
【００３９】
方法３００は、バッテリー式デバイスのエネルギー消耗割合を求めること（３１０）を含む。いくつかの実施形態では、エネルギー消耗割合は、バッテリーの特性の測定値から直接求められる（３１０）。例えば、バッテリーから流れる電流の測定値または時間の関数としてのバッテリー電圧の変化はエネルギー消耗割合を求める（３１０）ために用いられ得る。図７Ａは、エネルギー消耗割合を直接求める（３１０）方法を例示する。直接的に求めること（３１０）は、バッテリーの特性を測定すること（３１２）、および測定された特性からエネルギー消耗割合を計算すること（３１４）を含む。
【００４０】
例えば、計算すること（３１４）は、エネルギー消耗割合に比例する測定された電流を、最大の電流フローおよび最小の電流フローによって規定されるスケールに正規化し得る。特に、バッテリーから流れる電流の値が測定される（３１２）。計算すること（３１４）は、次に、測定された電流値と最小の電流値との差を、最大の電流値と最小の電流値との差で除算することを含む。
【００４１】
他の実施形態では、エネルギー消耗割合は、デバイス内で動作モードがアクティブである時間の長さと組み合わせられたデバイスの動作モードの電力消費に関する先験的情報から間接的に求められる（３１０’）。図７Ｂは、エネルギー消耗割合を間接的に求める（３１０’）方法を例示する。間接的に求めること（３１０’）は、デバイスのモードを確認すること（３１２’）、および確認された（３１２’）モードに対してエネルギー消耗割合を割当てること（３１４’）を含み得る。好ましくは、割当てること（３１４’）は、デバイスの各モードをそれぞれのエネルギー消耗割合に関連づけるエントリーを有するルックアップテーブルを用いる。
【００４２】
エネルギー消耗割合を求めること（３１０、３１０’）はさらに、取り付けられたバッテリーの化学反応および充電状態のうちの１つまたは両方によって、エネルギー消耗割合を調整することを含み得る。取り付けられたバッテリーの化学反応は、その場で求められ得るか、または先験的に既知であり得る。充電状態は、当該技術分野で公知の方法を含む多数の燃料ゲージング方法の任意の１つを用いて求められ得る。バッテリーの化学反応およびバッテリーの充電状態のうちの１つまたは両方を用いるエネルギー消耗割合の調整は、測定された特性から直接求められる（３１０）か、または動作モードに関連する先験的情報から間接的に求められる（３１０’）かに関係なく適用可能である。化学反応および充電状態の調整もまた、用いられている特定のタイプの電子デバイス（すなわち、デジタルカメラ、セルラー電話等）によって決まるため、本発明は、本明細書におけるエネルギー消耗割合を調整するための特定の方法に限定されない。しかし、当業者は、過度の実験なしに、特定のデバイスに対する適切な調整を容易に求めることができる。
【００４３】
例えば、バッテリーの化学反応は、様々な負荷の下で、所定のバッテリーから得られるエネルギーに影響を与えることが公知であるため、取り付けられたバッテリーの化学反応に関する情報を用いて、求められた（３１０、３１０’）エネルギー消耗割合の精度および適用性を調整し、ひいては向上させることができる。同様に、いくつかのバッテリーのタイプでは、バッテリーの残留電荷または充電状態は、様々な負荷において送出される、すなわち利用できるエネルギーの量に影響を与え得ることが公知であるため、残留電荷は、さらに正確な結果を得るために、エネルギー消耗割合を調整するために用いられ得る。最終的に、調整は、電力レベルまたはエネルギー消耗割合のデータと、バッテリーの化学反応および／または充電状態のデータとを組み合わせて取り付けられた所定のバッテリーに対する「真の」エネルギー消耗割合のより正確、すなわちより現実的な測定値を生成することを意図している。
【００４４】
方法３００は、デバイスのユーザに求められた（３１０、３１０’）エネルギー消耗割合の提示を表示すること（３２０）をさらに含む。好ましい実施形態では、エネルギー消耗割合は、相対的なスケールを用いて表示される（３２０）。求められたエネルギー消耗割合は、デバイスの表示ユニット上で表示され得る（３２０）。限定はされないが、曲線、棒グラフ、パイチャート、アイコン表示、または数値ディスプレイを含む、従来の表示方法の任意のものは、求められた（３１０、３１０’）エネルギー消耗割合を表示する（３２０）ために用いられ得る。例えば、相対的なエネルギー消耗割合は、０から１０の範囲の数値として表示され得る。ここで、０は、最も低いエネルギー消耗割合を指示し、１０は、最も高いエネルギー消耗割合を提示する。別の例では、エネルギー消耗割合は、棒グラフを形成するＬＥＤのリニアアレイを用いて表示され得る。ここで、最も低いエネルギー消耗割合は、１つのＬＥＤを照明することによって提示され、最も高いエネルギー消耗割合は、すべてのＬＥＤを照明することによって提示される。これらの例については上述した。当業者は、エネルギー消耗割合を表示する（３２０）のに適したこのような多くの表示方法について精通しており、考案することができる。このような表示方法は、本発明の範囲内である。
【００４５】
さらに、電子デバイス２００、２００’がインテリジェンスを有することも本発明の範囲である。知的電子デバイスは、特定の機能に対して１つより多くのモードを選択できる場合、ユーザに最も少ない量の電力を消費する動作モードのみを用いるように忠告する。このような知的電子デバイス２００、２００’では、相対的なエネルギー消耗割合を表示する代わりにまたはそれに加えて、デバイス２００、２００’をどのようにして、よりエネルギー効率よく用いるかに関するユーザに対する命令が表示される。あるいは、知的デバイス２００、２００’は、デバイスが最上のエネルギー効率と判断するモードで自動的に動作する。この代替の実施形態では、知的デバイス２００、２００’は、命令またはエネルギー消耗割合の情報をユーザに表示する必要はない。本発明のインテリジェント電子デバイス２００、２００’のさらに別の実施形態では、ユーザに対するいくつかの命令と自動モード動作との組み合わせが用いられる。インテリジェンスは、例えば、コンピュータプログラムを実行するマイクロプロセッサによって実施され得る。
【００４６】
このように、電子デバイス用のエネルギー消耗割合メーター１００、エネルギー消耗割合メーターを有する電子デバイス２００、２００’、および電子デバイスに対するエネルギー消耗割合を測定する方法３００について記載した。上記の実施形態は、本発明の原理を示す多くの具体的な実施形態のいくつかを例示しているに過ぎないことを理解されたい。言うまでもなく、当業者は、併記の特許請求の範囲で定義されているような本発明の範囲から逸脱せずに他の多くの配置構成を容易に考案できる。
【００４７】
以上本発明の各実施例について説明したが、実施例の理解を容易にするために、実施例ごとの要約を以下に列挙する。
［　　１　］　　　　　バッテリー式電子デバイス１０２、２００、２００’のためのエネルギー消耗割合メーター１００であって、前記デバイス１０２、２００、２００’に設置されたバッテリー１０４、２１０に対する前記電子デバイス１０２、２００、２００’のエネルギー消耗割合を求める３１０、３１０’バッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”、２２０と、前記求められたエネルギー消耗割合の示度を表示する３２０表示ユニット１２０とを備えたエネルギー消費デバイス１０２、２００、２００’。
［　　２　］　　　　　エネルギー消耗割合メータ１００であって、前記バッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”、２２０は、センサ部を有し、該センサ部は、前記バッテリー１０４、２１０の電圧の変化を時間の関数として測定し３１２、前記エネルギー消耗割合を求める３１０電圧センサ１１０’、１１０”、２２０、および前記バッテリー１０４、２１０から流れる電流を測定し３１２、前記エネルギー消耗割合を求める３１０電流センサ１１０、１１０”、２２０のうちの１つまたは両方を有する［　　１　］に記載のエネルギー消耗割合メーター。
［　　３　］　　　　　エネルギー消耗割合メータ１００であって、前記電圧センサ１１０’、１１０”、２２０はさらに、バッテリー電圧と、前記バッテリー１０４、２２０内に貯蔵された残留電荷との間の関係を用いて、前記エネルギー消耗割合を求め３１０、該関係は先験的に既知である［　　２　］に記載のエネルギー消耗割合メーター。
［　　４　］　　　　　エネルギー消耗割合メータ１００であって、前記電圧センサ１１０’、１１０”、２２０は、前記バッテリー１０４、２１０の電圧を定期的に測定し、該測定されたバッテリー電圧をデジタル表現に変換するアナログ−デジタル変換器と、前記測定された電圧の前記デジタル表現と前に測定された電圧のデジタル表現とを比較することと、バッテリー電圧の変化を計算することとを実施する命令を含む、メモリ内に格納されたコンピュータプログラムであって、前記電圧変化は、前記アナログ−デジタル変換器が定期的に前記電圧を測定している間に消費されるエネルギーを示すコンピュータプログラムとを含む［　　２　］　または［　　３　］に記載のエネルギー消耗割合メーター。
［　　５　］　　　　エネルギー消耗割合メータ１００であって、前記バッテリーモニター１１０、１１０’、１１０”、２２０の１つまたは両方はさらに、前記表示ユニット１２０に伝える前に、前記求められた３１０、３１０’エネルギー消耗割合を正規化された形式に変換し、さらに前記求められたエネルギー消耗割合を対数的にスケーリングし、低いエネルギー消耗割合と高いエネルギー消耗割合との間の差を強調する［　　１　］〜［　　４　］のいずれか１項に記載のエネルギー消耗割合メーター。
［　　６　］　　　　エネルギー消耗割合メータ１００であって、前記求められた３１０、３１０’エネルギー消耗割合の前記示度は、相対的な形式および絶対的な形式のうちの１つまたは両方で表示される３２０［　　１　］〜［　　５　］のいずれか１項に記載のエネルギー消耗割合メーター　。
［　　７　］　　　　　［　　１　］〜［　　６　］のいずれか１項に記載のエネルギー消耗割合メーター１００を有するバッテリー式電子デバイス２００、２００’であって、該デバイス２００、２００’は１つまたはそれ以上の動作モードを用いて動作し、さらに、プロセッサ２３０と、前記表示ユニット１２０を有するユーザインターフェース２４０と、メモリ２５０と、前記メモリ２５０内に格納され、前記プロセッサ２３０によって実行されるコンピュータプログラム２６０であって、前記デバイス２００、２００’に設置された前記バッテリー２１０からのエネルギー放電割合を求めること３１０、３１０’を実施する命令３００を有するコンピュータプログラム２６０とを備え、前記求められたバッテリー放電割合の示度は、前記ユーザインターフェース２４０を用いて表示される３２０バッテリー式電子デバイス。
［　　８　］　　　　　バッテリー式電子デバイス２００、２００’であって、前記デバイス２００、２００’の各動作モードに対するバッテリー放電割合は、前記メモリ２５０内に格納され、前記バッテリー放電割合を求める３１０’前記命令３００は、対応する動作モードに対して、前記メモリ２５０から前記バッテリー放電割合にアクセスすること３１２’、３１４’を含む［　　７　］に記載のバッテリー式電子デバイス。
［　　９　］　　　バッテリー式電子デバイス２００、２００’であって、前記バッテリー放電割合を求める３１０、３１０’前記命令３００はさらに、前記設置されたバッテリー２１０のバッテリーの化学反応およびバッテリーの残留電荷のうちの１つまたは両方に対して前記放電割合を調整する［　　７　］または［　　８　］に記載のバッテリー式電子デバイス。
［　　１０　］　　　バッテリー式電子デバイス２００、２００’であって、前記エネルギー消耗割合を用いて前記デバイス２００、２００’をエネルギー上効率的に動作させるための手段をさらに含む［　　７　］〜［　　９　］のいずれか１項に記載のバッテリー式電子デバイス。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、バッテリー式電子デバイスによるエネルギー消耗割合を提示する。特に、本発明は、デバイスに電力を与えるバッテリーのエネルギー消耗割合またはエネルギー放電割合を求め、バッテリー式デバイスのユーザに表示する。エネルギー消耗割合は、デバイス上で、消耗割合メーターまたはゲージの形態で表示され得る。表示されたエネルギー消耗割合を用いて、ユーザは、バッテリーの現存する電荷レベルが与えられると、デバイスの推定される残りの動作時間を見積もることができる。さらに、消耗割合提示は、ユーザがデバイスの使用を変更するのを助け、バッテリー式デバイスの動作時間全体が最大にされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバッテリー式電子デバイスと共に用いられるエネルギー消耗割合ゲージのブロック図。
【図２】好ましい実施形態による本発明のバッテリーモニターにおいて用いられる電流センサ部の模式図。
【図３Ａ】図１に示されるエネルギー消耗割合ゲージの表示ユニットの実施形態の例示的な図。
【図３Ｂ】図１に示されるエネルギー消耗割合ゲージの表示ユニットの別の実施形態の例示的な図。
【図３Ｃ】図１に示されるエネルギー消耗割合ゲージの表示ユニットのさらに別の実施形態の例示的な図。
【図４】本発明によるエネルギー消耗割合メーターを有する電子デバイスのブロック図。
【図５】図４の電子デバイスの例示的なデジタルカメラの実施形態の斜視図。
【図６】本発明によるエネルギー消耗割合を測定する方法のフローチャート。
【図７Ａ】図６の方法のエネルギー消耗割合を求める実施形態のフローチャート。
【図７Ｂ】図６の方法のエネルギー消耗割合を求める他の実施形態のフローチャート。
【符号の説明】
１００　　エネルギー消耗割合メーター
１０２　　バッテリー式電子デバイス
１０４　　バッテリー
１１０　　バッテリーモニター
１１２　　センス抵抗器
１１４　　バッファ増幅器
１２０　　表示ユニット
２５０　　メモリ
２６０　　プログラム
２３０　　コントローラ
２４０　　ユーザインターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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