(57)【要約】【課題】  マルチプロセッサシステムのための電力管理システムを提供する。【解決手段】  コントローラモジュールのバッテリから着脱可能に接続されたアプリケーションモジュールに電力を供給し、不都合な電力供給を示す表示に応じて、アプリケーションモジュールに供給する電力を低減することにより、コントローラモジュールのために電力を節約する。コントローラモジュールは、プロセッサと、電力マネージャと、アプリケーションモジュールをコントローラモジュールに着脱可能に電気的に接続するコネクタを具備する。電力マネージャは、バッテリからコネクタを介してアプリケーションモジュールに電力を供給し、バッテリの電圧を監視する。プロセッサは、監視されたバッテリ電圧が許容範囲を超えるとアプリケーションモジュールに対して電力低減コマンドを送出する。   【選択図】図１
2004326777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力共用コントローラモジュールであって、
プロセッサと、
電力マネージャと、
第１のアプリケーションモジュールを前記コントローラモジュールに着脱可能に電気的に接続する少なくとも１つのコネクタと、を具備し、
前記電力マネージャは、バッテリから前記コネクタを介して前記アプリケーションモジュールに供給される電力を管理し、前記バッテリの電圧を管理することができ、前記プロセッサは、前記監視されたバッテリの電圧が許容範囲を超えるとそれに応じて前記アプリケーションモジュールに対して電力低減コマンドを送出するようにプログラムされている、電力共用コントローラモジュール。
【請求項２】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記第１のアプリケーションモジュールに着脱可能に接続され、前記電力マネージャの制御の下で前記第１のアプリケーションモジュールを介して前記コントローラモジュールから電力供給を受ける、少なくとも１つの追加のアプリケーションモジュールをさらに具備する請求項１に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項３】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記コントローラモジュールに着脱可能に接続され、前記電力マネージャの制御の下で前記コントローラモジュールから電力供給を受ける、少なくとも１つの追加のアプリケーションモジュールをさらに具備する請求項１に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項４】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記プロセッサは、コンパートメントにおける前記バッテリの電圧が前記許容範囲を超えるとそれに応じて、接続されたすべてのアプリケーションモジュールに対し電力低減コマンドを送出するようにプログラムされている、請求項１に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項５】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記プロセッサは、前記監視されたバッテリの電圧が定格バッテリ電圧未満の閾値レベルを下回るとそれに応じて、前記電力低減コマンドを送出するようにプログラムされている、請求項１に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項６】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記電力マネージャは、前記監視されたバッテリ電圧が前記閾値レベルを下回るとそれに応じて、警告を提供するようにトリガされる遅延タイマ回路を備える、請求項５に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項７】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記プロセッサは、警告に続く遅延期間の満了時に前記電力低減コマンドを送出するようにプログラムされる、請求項５に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項８】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記電力低減コマンドはシャットダウンコマンドをさらに含む、請求項１に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項９】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記バッテリから前記コネクタへの電力の供給を制御するスイッチをさらに具備し、前記シャットダウンコマンドは前記スイッチを開くコマンドを含む、請求項８に記載の電力共用コントローラモジュール。
【請求項１０】
電力共用コントローラモジュールであって、
前記バッテリから定格バッテリ電圧を提供するように接続された電圧調整器をさらに具備する請求項１に記載の電力共用コントローラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子システムに関し、特に電力共用方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル音楽、音声、画像、映画または他の符号化データを取込み、作成し、格納し、操作しおよび／または転送する電子機器は、安価な半導体処理が出現し消費者の需要が増大したことによってさらに普及してきた。ポータブルＭＰ３（ムービング・ピクチャ・エキスパート・グループ・レイヤ３規格）プレイヤー、ＰＤＡ（電子携帯情報端末）、デジタルカメラおよびデジタル音声レコーダー等のアプリケーションは、人気があり続けている。これらの電子アプリケーションの各々に対する一般的な傾向は、小型化や改良されたバッテリ管理である。
【０００３】
これらは、高度のバッテリ管理を有するいくつかの製品である。一つのかかる製品は、システムのための電力供給電圧が不足し始めた時にクリティカルシステムに初期警告を提供する。その警告により、システムマイクロプロセッサは、低電圧が原因でシステムの電力供給を切るためにハードリセットを発行しなければならなくなる前に、絶対必要なタスクを実行することが可能になる。また、非特許文献１に見られるように、これらの製品の会社は、システム電圧源がシステムシャットダウンルーチンを完了するのに十分長く有効であることを確実にするために、単一閾値電圧検出器をリセット信号のための遅延タイマと組合せて使用することによりシステムシャットダウンを行うことができるとしている。
【０００４】
別の解決法を、ON Semiconductor社（アリゾナ州、Phoenixに本部を置く）によって提供されるＭＣ３３３５１Ａ電力管理ＩＣ（集積回路）に見ることができる（非特許文献２）。このＩＣは、あるパラメータを超過した場合に適当な放電路ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を中断させるために、個々のバッテリセルと２つのＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）スイッチとに対し電流レベルがプログラム可能であることを特徴とする。このＩＣはまた、一旦放電電流限界に対する閾値を超過すると、シャットダウン遅延を提供する（同書、p.5）。上述した解決法と同様に、このＩＣは、ラップトップおよび他の単一マイクロプロセッサアプリケーションに対して設計されている。
【非特許文献１】「Low Battery Monitor Delays System Shutdown」p.1（Jul. 9、1998）Maxim Integrated Products社
【非特許文献２】「On Semiconductor Unveils Power Management IC」Electronic Component News、pp.4-5（November 15、2000）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アプリケーションモジュールによる過度なバッテリ放電からコントローラモジュールを保護するシステムおよび方法を提供する。マルチプロセッサシステムのための電力管理システムおよび方法が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態では、コントローラモジュールのバッテリから着脱可能に接続されたアプリケーションモジュールに電力を供給し、不都合な（adverse）電力供給を示す表示に応じて、アプリケーションモジュールに供給する電力を低減することにより、コントローラモジュールのために電力を節約する。電力共用コントローラモジュールの一形態は、プロセッサと、電力マネージャと、アプリケーションモジュールをコントローラモジュールに着脱可能に電気的に接続する少なくとも１つのコネクタを具備する。電力マネージャは、バッテリからコネクタを介するアプリケーションモジュールへの電力を供給し、バッテリの電圧を監視するように動作可能である。プロセッサは、監視されたバッテリ電圧が許容範囲を超えるとそれに応じてアプリケーションモジュールに対して電力低減コマンドを送出するようにプログラムされている。
【０００７】
図面の要素は、必ずしも一定の比率で縮小されておらず、本発明の原理を例示することに重きがおかれている。さらに、図面では、各図を通して同じ参照番号は対応する部分を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者は、着脱可能に接続可能なコントローラ、メモリおよびアプリケーションモジュールを有する携帯型モジュール式システムを提案した。このシステムは、２００２年１１月２７日に出願された米国特許出願第１０／３０７，０３４号「Portable Modular Electronic System」の対象である。替えバッテリが入手できない場所でバッテリがなくなる可能性があるため、かかるシステムに対する改良されたバッテリ管理方式は特に重要である。
【０００９】
図１において、コントローラモジュール１００は、アプリケーションモジュール１０５における電気コネクタ１１０とコントローラモジュール１００における相補的な対向するコネクタ（図示せず）とを介してアプリケーションモジュール１０５に電気的に接続するよう位置合わせされており、コネクタ１１５によりアプリケーションモジュールに機械的に接続する。コントローラモジュールは、それ自体と、アプリケーションモジュール１０５と、同様にモジュール式である一対のメモリＡ、Ｂとの間での電力共用を管理する。メモリＡ、Ｂは、電気的にかつ機械的に、コントローラモジュールに接続可能である。
【００１０】
アプリケーションモジュール１０５は、ビデオ／静止画像再生装置または閲覧装置、ＰＤＡ、デジタルスチルまたはビデオカメラもしくはＭＰ３プレイヤー等のいかなる携帯型電子消費者アプリケーションであってもよい。また、コントローラモジュールをメモリおよび第１のアプリケーションモジュールに接続するために使用するものと同様の電気および機械コネクタ１１０、１１５を通して、アプリケーションモジュール１０５を、追加のアプリケーションモジュール１１６に接続することも可能である。第２のアプリケーションモジュールを接続すると、コントローラモジュール１００は、それに対し、第１のアプリケーションモジュール１０５における対向する電気コネクタを通して電力を供給する。ユーザに対してアプリケーション特定の情報を提供するために、アプリケーションモジュール１０５および１１６に、それぞれアプリケーションユーザインタフェース１１７、１１８も設ける。
【００１１】
例示する電気コネクタ１１０は、４つの同心の電気接点を有し、モジュール（１００、１０５）間に２つのデータ経路と２つの電力供給経路とを提供する。代りに、多くの異なる電気および機械接続方式を使用することができる。図１の実施形態では、隣接するモジュールに対するコネクタは、本質的にユニセックスであり、それらのそれぞれのモジュールからわずかに外側に延びるようにバネ付勢されることにより、互いに接触し機械コネクタ１１５に対して適所に保持された場合に確実な電気接点を提供する。コントローラモジュール上のユーザインタフェース１２０は、ユーザに対して情報を提供し、かつユーザから文字テキストその他の入力を受入れる。バッテリ充電およびバッテリなしの動作に対する電力入力を容易にするために、ＡＣ（交流）入力ポート１２５も設ける。
【００１２】
メモリＡおよびＢは、コントローラモジュールにおけるそれぞれの電気コネクタ１１０と、各メモリに１つの、メモリにおける相補的な一対の電気コネクタ（図示せず）と、を通してコントローラモジュール１００に電気的に接続されるよう位置あわせされている。各メモリを、無効になった場合に個々に置換えることができ、新たなメモリをインストールすることができる。
【００１３】
図２は、コントローラモジュール１００の実施態様であって、それがそれ自体とアプリケーションモジュール１０５とメモリＡおよびＢとの間の電力共用を管理することができるようにする実施態様を示す。図において、電力供給接続を破線によって示し、データ入力を矢印によって示す。コントローラモジュールは、コントローラ２０５、ユーザインタフェース１２０、内部メモリ２１５およびプロセッサ２２０とつながるデータバス２００を含む。プロセッサ２２０およびコントローラ２０５を、単一チップに統合してもよい。同様に、内部メモリ２１５を、単一チップにおいてプロセッサ２２０かまたはコントローラ２０５もしくはそれら両方と統合してもよい。
【００１４】
プロセッサ２２０を、障害モニタ２２５と読出し／書込み回路２３０とを含むいくつかの機能を提供するようにプログラムする。障害モニタ２２５は、プロセッサ２２０に接続されるメモリが正しく動作しているか否かを検出し、ユーザに対し、ユーザインタフェース１２０を通して不都合な（adverse）電力給を示す表示その他のユーザ問題を通知する。読出し／書込み回路２３０は、アプリケーションモジュール１０５と通信し、データのメモリＡおよびＢとの間の読出し／書込みを管理する。要素２２５および２３０を、ファームウェアで実施してもよく、あるいはソフトウェア制御汎用ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）で実施してもよい。データバス２００を、プロセッサ２２０とコントローラ２０５とユーザインタフェース１２０と内部メモリ２１５との間の導電経路を有するように示す。また、光学式バス等の他の信号移送メカニズムを使用してもよい。
【００１５】
ここまで説明したモジュール式システムは、本発明の実施形態を使用して利益を得ることができる単なる１つのシステムである。本発明の範囲内でモジュールの実施態様に対し多くの変形を行うことができる。
【００１６】
コントローラモジュール１００はまた、ユーザかもしくは製造業者または販売業者がバッテリ２３５を供給する、バッテリコンパートメント２３７も含む。コンパートメントは、バッテリを一対のバッテリ端子に接続したまま維持するいかなる適当な構造であってもよく、ハウジングまたはエンクロージャである必要はない。バッテリは、バッテリ電圧をシステムに対する調整レベルまでステップダウンさせる電圧調整器２５０を通して電力マネージャ２４０に電力を供給する。バッテリコンパートメント２３７からの出力２４５により、電力マネージャ２４０は、バッテリの電圧ＶＢを直接監視することができる。代替的に、調整器２５０の出力を、バッテリ電圧ＶＢの指示に対して監視することができる。
【００１７】
電力マネージャは、好ましくはバッテリ出力２４５と電圧調整器２５０との両方にそれらの電圧を監視するために接続されるバッテリ電圧モニタ回路２５２を含むが、それを代替的に一方または他方のみに接続してもよい。それはまた、メモリＡおよびＢ、コントローラモジュール１００の残りおよびアプリケーションモジュール１０５のそれぞれに対する電力の供給を、これらのコンポーネントによって引出される過度な電流、電力または電圧に応じて中断させるための、電圧調整器２５０と直列の、メモリ、コントローラモジュールおよびアプリケーションモジュールそれぞれの安全回路２５５、２６０および２６５も含む。バッテリ電圧モニタ回路２５２からの低バッテリ電圧指示に応じて電力供給を中断させる前に任意のを提供するために、電力マネージャ２４０に遅延タイマ回路２７０をも含んでもよい。
【００１８】
電力マネージャ２４０は、調整電圧レベルの電力を電圧調整器２５０からメモリＡおよびＢと、アプリケーションモジュール１０５と、コントローラモジュール１００と、に伝送する。電力マネージャ２４０およびアプリケーションモジュール１０５と直列に、ユーザによって係合されるとアプリケーションモジュール１０５に電力を提供するスイッチ２７２を設ける。電力供給バス２７０が、電力マネージャ２４０からプロセッサ２２０、コントローラ２０５、ユーザインタフェース１２０および内部メモリ２１５に電力を分配する。コントローラモジュール１００を過度な電流から保護するために、調整器２５０と電力供給バス２７０との間に、コントローラモジュール安全回路２６０もまた接続する。安全回路（２５５、２６０、２６５）を、それらのそれぞれの保護する回路への電力の供給を低減するかまたは中断させ、好ましくは、所定障害電流レベルでトリガするヒューズまたは遮断機として実施する。アプリケーションモジュール安全回路２６５はまた、プロセッサ２２０からの信号に応じて開閉するスイッチ（図示せず）も含む。
【００１９】
共通電力供給電圧を提供する代りに、電力マネージャ２４０を、アプリケーションモジュール１０５と、プロセッサ２２０と、メモリＡおよびＢと、コントローラモジュール１００の残りの部分と、に異なるそれぞれの電圧レベルを提供するように構成することができる。そして、電力供給バス２７０を、必要に応じてプロセッサ２２０、コントローラ２０５、ユーザインタフェース１２０および内部メモリ２１５コンポーネントに対する別々の電力供給バスに分割する。
【００２０】
バッテリ２３５は、通常電圧調整器２５０の出力電圧より大きい定格電圧を有する。プロセッサ２２０は、定格バッテリ電圧より低い所定電圧レベル未満のバッテリ電圧ＶＢを示す不都合な電力供給を示す表示を受取った場合に、データバス２００を通してアプリケーションモジュール１０５と通信することにより、アプリケーションモジュール１０５をシャットダウンする。好ましくは、プロセッサ２２０は、アプリケーションモジュール１０５に対して遮断コマンドを送出する。あるいは、単に、アプリケーションモジュール安全回路２６０においてスイッチ２７３を操作することにより、アプリケーションモジュール１０５に対する電力供給を遮断することができる。
【００２１】
内部メモリ２１５は、アプリケーションモジュール１０５から受取られるファイルをバッファリングすることにより、読出し／書込み回路２３０による、それぞれデータ経路２８５および２９０を介するメモリＡおよびＢとの間の効率的な読出しおよび書込みを可能にする。従来のＡＣ電圧源への直接接続を可能にするために、ＡＣ入力ポート１２５と電力マネージャ２４０との間に、ＡＣ／ＤＣ変換器２７５を接続する。
【００２２】
図３のフローチャートによって示す実施形態では、バッテリ（または調整）電圧が第１の閾値レベルを下回る場合にそれに応じてユーザに警告を提供する。警告は、監視電圧がアプリケーションモジュールのシャットダウンより前に第２の閾値レベルを下回る場合に提供する。バッテリ電圧ＶＢを、バッテリ出力２４５におけるかまたは電圧調整器２５０の出力から、事前定義された低バッテリ電圧レベルの形態での不都合な電力供給を示す表示について監視する（ブロック３００）。バッテリ電圧ＶＢが警告電圧ＶＢ（ＬＯＷ）未満となると（ブロック３０５）、ユーザインタフェース１２０に対して警告を送出することにより、ユーザに対して低電圧状態を通知する（ブロック３１０）。これにより、ユーザに対し、アプリケーションモジュール１０５の使用をそのシャットダウンより前に終了する機会が与えられる。アプリケーションモジュール１０５に対し警告を送出することにより、それが任意にシャットダウン前の管理維持アクティビティを開始するのを可能にし、任意にそのアプリケーションユーザインタフェース１１７に警告を表示することを可能にしてもよい。バッテリ電圧ＶＢが低下し続け第２の所定電圧レベルＶＢ（ＳＨＤＮ）（すなわち、定格バッテリ電圧および警告レベル未満である（ブロック３１５）が、コントローラモジュールを動作させるためには依然として十分である）より下まで降下すると、シャットダウンコマンドをアプリケーションモジュール１０５に送出する（ブロック３２０）。バッテリ電圧モニタ回路２１５は、バッテリ出力２４５においてあるいは電圧調整器２５０の出力においてバッテリ電圧ＶＢを監視し続ける（ブロック３２５）。アプリケーションモジュール１０５に対する電力が低下するかまたは完全に遮断されると、バッテリの消費は大幅に低減し、それに応じて、バッテリが充電される前にコントローラモジュールが動作し続けることができる期間に入る。最終的にバッテリ電圧ＶＢがコントローラモジュール動作に対して必要な最低レベルでのリセット電圧ＶＢ（ＲＥＳＥＴ）を下回ると（ブロック３３０）、コントローラモジュール１００の内部メモリ２１５にバッファリングされた既存のファイルをメモリＡおよびＢに保存し（ブロック３３５）、適当なバッテリ電圧が復元されるまで、コントローラモジュール１００とメモリＡおよびＢとがシャ
ットダウンする（ブロック３４０）。
【００２３】
全体がシャットダウンする代りに、アプリケーションおよびコントローラモジュール（１００、１０５）を、バッテリ電圧ＶＢおよびデータバス２００の連続した監視と組合せてコンピューティングタスク、内部機械的機能または表示等の機能性を逓減させるスリープモードに入るか、またはたとえば４０％低減後６０％低減等、段階的な電力の低減により、それらのそれぞれのシャットダウンコマンドに応答するようにプログラムすることができる。また、複数のアプリケーションモジュール１０５がコントローラモジュール１００とつながる場合、各々は、所定のシャットダウンシーケンスにおいて、または各アプリケーションモジュールがそのシャットダウンコマンドを受取ると、応答する。
【００２４】
一旦バッテリ出力２４５からの不都合な電力供給を示す示表示が取除かれると、コントローラモジュール１００および／またはアプリケーションモジュール１０５は、ユーザがさらに指示することなく正常動作に戻る。
【００２５】
図４は、アプリケーションモジュールがシャットダウンする前の所定期間にユーザに対して警告を提供する実施形態のフローチャートである。図３と同様に、バッテリの電圧ＶＢを監視し（ブロック４００）、それが所定警告電圧ＶＢ（ＬＯＷ）未満となると、プロセッサ２２０により不都合な電力供給を示す表示を記録し（ブロック４０５）、コントローラモジュール１００からアプリケーションモジュール１０５に対して警告を送出する（ブロック４１０）。遅延タイマ回路２７０を起動し（ブロック４１５）、その遅延期間が経過した後（ブロック４２０）、コントローラモジュールに対する電力を節約するために、シャットダウンコマンドをアプリケーションモジュール１０５に送出する（ブロック４２５）。警告を、遅延タイマ回路が起動された場合にアプリケーションモジュールおよび／またはユーザインタフェースに送出してもよい。この実施形態では、シャットダウン時のバッテリ電圧レベルに係りなく、警告が与えられた後の所定遅延期間にアプリケーションモジュールをシャットダウンする。代替的に、遅延期間が満了しバッテリ電圧がまたシャットダウン閾値を下回った場合に、アプリケーションモジュールをシャットダウンするようにシステムをプログラムしてもよい。
【００２６】
図５は、コントローラモジュール１００が過度なバッテリ電圧ＶＢを受取らないようにする本発明の実施形態を示す。バッテリ電圧ＶＢを監視し（ブロック５００）、それが所定レベルを超過すると（ブロック５０５）、プロセッサ２２０において不都合な電力供給を示す表示を記録する。たとえば、ＡＣ／ＤＣ変換器２７５かまたは調整器２５０のいずれかがそれらのそれぞれの入力電圧を変換または逓減しないことにより、電力マネージャ２４０に対する電力供給電圧が所定電圧レベルを越えて上昇することになる可能性がある。これに応じて、シャットダウンコマンドをアプリケーションモジュール１０５に送出し（ブロック５１０）、任意にユーザに警告を送出する。内部メモリ２１５にバッファリングされるファイルをメモリＡおよびＢに保存し（ブロック５１５）、コントローラモジュールもシャットダウンする（ブロック５２０）。図３に関して上述したように、シャットダウンコマンド（ブロック５２０）は、アプリケーションおよびコントローラモジュール（１００、１０５）を完全にパワーダウンさせるのではなくスリープモードを開始してもよい。アプリケーションモジュールに対する電力の低減は、バッテリ電圧が許容範囲外になる時はいつでも発生する。システムが低バッテリ電圧に対してのみ監視する場合、範囲の上限は無制限である。それが高バッテリ電圧と低バッテリ電圧とをともに監視する場合、範囲の上限と下限とがともに有限な限界を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態を使用して利益を得ることができる、携帯型モジュール式電子機器の実施形態を示す組立分解斜視図である。
【図２】プロセッサと電力マネージャとを有するコントローラモジュールを示し、プロセッサがアプリケーションモジュールとメモリＡおよびＢとつながる、本発明の一実施形態のブロック図である。
【図３】不都合な電力供給を示す表示に応じてアプリケーションモジュールに対し迅速なシャットダウンコマンドを送出することができる本発明の実施形態のフローチャートである。
【図４】不都合な電力供給を示す表示に応じて時間遅延後、アプリケーションモジュールに対しシャットダウンコマンドを送出することができる別の実施形態のフローチャートである。
【図５】過度なバッテリ電圧に応じてアプリケーションおよびコントローラモジュールをシャットダウンする実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１００      コントローラモジュール
１０５      アプリケーションモジュール
１１０      コネクタ
２２０      プロセッサ
２３５      バッテリ
２４０      電力マネージャ
【図１】
2004326777.tif 000003
【図２】
2004326777.tif 000004
【図３】
2004326777.tif 000005
【図４】
2004326777.tif 000006
【図５】
2004326777.tif 000007