(57)【要約】      （修正有）【課題】  モバイルコンピューティング機器の効率良く利用すること。【解決手段】モバイルコンピューティング機器が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵと通信するメモリと、メモリおよびＣＰＵと通信するインターフェースと、インターフェースと通信するディスプレイとを備えている。第１の分散負荷センターが、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第１の分散負荷を含む。第２の分散負荷センターが、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第２の分散負荷を含む。第１の分散電源が、第１の分散負荷センターの第１および第２の負荷端子に直接接続され、主として電力を供給する第１のバッテリを含む。第２の分散電源が、第２の分散負荷センターの第１および第２の負荷端子に直接接続され、主として電力を供給する第２のバッテリを含む。【選択図】  図３Ａ
2007018504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第１の分散負荷を含む第１の分散負荷センターであって、前記第１の分散負荷には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択された少なくとも１個の負荷が含まれる、第１の分散負荷センターと、
第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第２の分散負荷を含む第２の分散負荷センターであって、前記第２の分散負荷には、インターフェースと通信する前記ＣＰＵ、前記メモリ、前記グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、および前記ＤＶＤドライブからなるグループから選択された少なくとも１個の負荷が含まれる、第２の分散負荷センターと、
前記第１の分散負荷センターの前記第１および第２の負荷端子に直接接続され、主として電力を供給する第１のバッテリを含む第１の分散電力システムと、
前記第２の分散負荷センターの前記第１および第２の負荷端子に直接接続され、主として電力を供給する第２バッテリを含む第２の分散電力システムと、を備え、
前記第１および第２の分散負荷センターの前記第１の負荷端子同士が通信し、前記第１および第２の分散負荷センターの前記第２の負荷端子同士が通信し、
前記第１の分散電力システムが前記第２の分散負荷センターに電力を供給し、第２の分散電力システムが前記第１の分散負荷センターに電力を供給する、分散電力システム。
【請求項２】
請求項１に記載の分散電力システムを備えるモバイルコンピューティング機器であって、
前記中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、
前記ＣＰＵと通信する前記メモリと、
前記メモリおよび前記ＣＰＵと通信するインターフェースと、
前記インターフェースと通信するディスプレイと、
をさらに備える、モバイルコンピューティング機器。
【請求項３】
前記第１の分散電力システムに流れる電流を検出して前記電流を選択的に減少させる検出保護モジュールをさらに備える、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項４】
モバイルコンピューティング機器がラップトップコンピュータを含む、請求項２に記載のモバイルコンピューティング機器。
【請求項５】
前記第１および第２のバッテリを含むバッテリパックをさらに備える、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項６】
前記第１のバッテリを含む第１のバッテリパックと、前記第２のバッテリを含む第２のバッテリパックとをさらに備え、
前記第１のバッテリパックが第１の物理的寸法を有し、前記第２のバッテリパックが第２の物理的寸法を有し、
前記第１の物理的寸法の少なくとも１つが前記第２の物理的寸法の少なくとも１つとは異なり、
前記モバイルコンピューティング機器内で、前記第１のバッテリパックが前記第２のバッテリパックから離して配置される、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項７】
前記第１のバッテリと、前記第２のバッテリと、前記第１および第２のバッテリの第１の端子間の第１の接続部を含むバッテリパックならびに前記第１および第２のバッテリの第２の端子間の第２の接続部を含むバッテリパックとをさらに備える、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項８】
前記第１および第２の分散負荷センターの前記第１の負荷端子間の接続部と、前記第１および第２の分散負荷センターの前記第２の負荷端子間の接続部とを提供するマザーボードをさらに備える、請求項２に記載のモバイルコンピューティング機器。
【請求項９】
前記各接続部は、
前記第１および第２の分散負荷センターの前記各第１の端子を前記マザーボードの電力配線／平面に接続する第１の金属補剛材と、
前記第１および第２の分散負荷センターの前記各第２の端子を前記マザーボードのアース配線／平面に接続する第２の金属補剛材と、
を含む、請求項８に記載のモバイルコンピューティング機器。
【請求項１０】
前記第１のバッテリが第１の容量を有し、前記第２のバッテリが前記第１の容量とは異なる第２の容量を有する、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項１１】
前記第１のバッテリから第１の電圧を受け取って前記第１の分散負荷センターに第２の電圧を出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備える、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項１２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが降圧コンバータおよび昇圧コンバータのいずれか一方である、請求項１１に記載の分散電力システム。
【請求項１３】
前記第１のバッテリから第３の電圧を受け取って前記第２の分散負荷センターに第４の電圧を出力する第２のＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備える、請求項１１に記載の分散電力システム。
【請求項１４】
前記第１のバッテリから第１の電圧を受け取って第２の電圧を出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータから前記第２の電圧を受け取って前記第２の分散負荷センターに第３の電圧を出力する第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
をさらに備える、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項１５】
前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータが降圧コンバータであり、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧コンバータである、請求項１４に記載の分散電力システム。
【請求項１６】
前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータが１：ｎコンバータである、請求項１５に記載の分散電力システム。
【請求項１７】
前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの少なくとも一方がユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）バッテリである、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項１９】
前記ＵＳＢバッテリが短絡回路保護デバイスを含む、請求項１９に記載の分散電力システム。
【請求項２０】
前記第１の分散負荷センターが第１の電圧で動作し、前記第２の分散負荷センターが前記第１の電圧および第２の電圧の少なくとも一方で動作する、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項２１】
前記第１の分散電力システムの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する第１の接触器と、
前記第２の分散電力システムの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する第２の接触器と、
前記第１および第２の接触器の少なくとも一方と通信し、前記第１および第２の分散電力システムの少なくとも一方で短絡回路を検出し、前記第１および第２の分散電力システムの少なくとも一方の接続を選択的に切断する短絡回路検出モジュールと、
をさらに備える、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項２２】
前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータが第１の周波数で動作し、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータが前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で動作する、請求項１４に記載の分散電力システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本願は、２００５年５月３１日に出願された米国仮出願第６０／６８５，９１５号および２００５年８月１７日に出願された米国仮出願第６０／７０８，９０３号の利益を主張するものである。上記出願の開示は、その全体を参照として本明細書に組み入れられる。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は、モバイルコンピューティング機器用の電力供給システムに関し、より詳細には、モバイルコンピューティング機器用の低電圧電力供給システムに関する。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]モバイルデジタルコンピューティング機器またはラップトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ＭＰ３プレイヤー、ビデオレコーダ、カメラおよび／または他のモバイルコンピューティング機器等の（「モバイルコンピューティング機器」）の人気が急速に高まっている。特にラップトップコンピュータはデスクトップコンピュータと比較して高い移動性を提供する。ラップトップコンピュータは、通常直列に接続されたバッテリを含むバッテリパックにより作動する。充電間のバッテリ寿命は一つの重要な設計上の検討事項である。ラップトップの重量およびサイズも重要な設計上の検討事項である。
【０００４】
[0004]半導体技術の進歩がより長いバッテリ寿命と高度なラップトップ性能の双方をもたらしている。最近のバッテリ寿命の改善にもかかわらず、ラップトップコンピュータおよび他のモバイルコンピューティング機器で用いられている従来のバッテリシステムは、バッテリパックから最大限利用可能なエネルギーを効率的には利用していない。
【０００５】
[0005]顧客の好みによって、バッテリサイズおよび／または重量を増加することによるバッテリの長寿命化は一般に受け入れられない。したがって、全体的なバッテリの長寿命化のためにはバッテリ効率を上げなくてはならない。バッテリ効率の改善は通常バッテリ供給電圧を増加させることにより達成される。高いバッテリ電圧は、通常追加のバッテリを直列に接続し、および／または各バッテリの電圧を増加させることにより達成される。一般に、高いバッテリ供給電圧は動作電流を低下させ、それにより寄生分配抵抗によるＩ２Ｒ損失を低下させることによって効率を上げる。通常、ラップトップコンピュータは公称１０．８Ｖ（最大１２．６Ｖ）および公称１８Ｖ（最大２１Ｖ）間のバッテリ電圧を用いて動作する。例えば、直列接続された３〜５個のリチウムイオン（ＬｉＯｎ）バッテリのスタックをラップトップコンピュータにおける電圧源として用いることができる。
【０００６】
[0006]ラップトップコンピュータおよび他のモバイルコンピューティング機器において、寄生分配抵抗によるエネルギー損失がバッテリ非効率の唯一の原因ではない。特に、高いバッテリ電圧を特定の型の半導体素子により使用するのに十分低い電圧へと変換する際の変換損失も発生する。変換損失もバッテリ非効率の重要な原因である。例えば、１２Ｖバッテリ電圧を１Ｖバッテリ電圧（すなわち１２：１）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータは、約１２〜２５％の変換損失を有することもある。４Ｖバッテリ電圧を１Ｖバッテリ電圧（すなわち４：１）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータは、約５〜１０％の変換損失を有することもある。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]モバイルコンピューティング機器用の分散電源が、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第１の分散負荷を含む第１の分散負荷センターを備えている。第２の分散負荷センターは、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第２の分散負荷を含んでいる。第１の分散電源が、第１の分散負荷センターの第１および第２の負荷端子に直接接続され、主として電力を供給する第１のバッテリを含んでいる。第２の分散電源は、第２の分散負荷センターの第１および第２の負荷端子に直接接続され、主として電力を供給する第２のバッテリを含んでいる。
【０００８】
[0008]他の特徴では、第１の分散負荷センターの第１および第２の負荷端子が第２の分散負荷センターの第１および第２の負荷端子とそれぞれ通信する。第１および第２のバッテリはリチウムイオンバッテリを含む。バッテリパックが第１および第２のバッテリを含む。第１のバッテリパックが第１のバッテリを含み、第２のバッテリパックが第２のバッテリを含んでいる。第１の分散負荷および第２の分散負荷の少なくとも一方が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択される。バッテリパックが、第１のバッテリと、第２のバッテリと、第１および第２のバッテリの第１の端子間の第１の接続部ならびに第２のバッテリの第２の端子間の第２の接続部を含む。
【０００９】
[0009]他の特徴では、マザーボードが第１および第２のバッテリの第１の負荷端子間ならびに第１および第２のバッテリの第２の負荷端子間の接続部を提供する。この接続部が、第１および第２のバッテリの第１の端子をマザーボードの電力配線／平面に接続する第１の金属補剛材と、第１および第２のバッテリの第２の端子をマザーボードのアース配線／平面に接続する第２の金属補剛材とを含んでいる。
【００１０】
[0010]他の特徴では、第１のバッテリが第１の容量を有し、第２のバッテリが第２の容量を有する。第１のバッテリパックが第１の物理的寸法を有し、第２のバッテリパックが第２の物理的寸法を有し、第１の物理的寸法の少なくとも１つが第２の物理的寸法の少なくとも１つとは異なる。モバイルコンピューティング機器内で、第１のバッテリパックが第２のバッテリパックから離して配置される。
【００１１】
[0011]他の特徴では、第１のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のバッテリから第１の電圧を受け取って第１の分散負荷センターに第２の電圧を出力する。このＤＣ／ＤＣコンバータは降圧コンバータおよび昇圧コンバータのいずれか一方である。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のバッテリから第３の電圧を受け取って第２の分散負荷センターに第４の電圧を出力する。
【００１２】
[0012]他の特徴では、第１のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のバッテリから第１の電圧を受け取って第２の電圧を出力する。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のＤＣ／ＤＣコンバータから第２の電圧を受け取って第１の分散負荷センターに第３の電圧を出力する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが降圧コンバータであり、第２のＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧コンバータである。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが１：ｎコンバータである。第１のバッテリおよび第２のバッテリの少なくとも一方がユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）バッテリを含む。ＵＳＢバッテリが短絡回路保護デバイスを含んでいる。第１の分散負荷センターが第１の電圧で動作し、第２の分散負荷センターが第１の電圧および第２の電圧の少なくとも一方で動作する。ＤＣ／ＤＣコンバータが４：１以下の変換比を有する。
【００１３】
[0013]他の特徴では、第１の接触器が、第１のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第２の接触器が、第２のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。短絡回路検出モジュールが第１および第２の接触器の少なくとも一方と通信し、第１および第２のバッテリの少なくとも一方で短絡回路を検出し、第１および第２のバッテリの少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが第１の周波数で動作し、第２のＤＣ／ＤＣコンバータが第１の周波数とは異なる第２の周波数で動作する。
【００１４】
[0014]他の特徴では、モバイルコンピューティング機器が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵと通信するメモリと、メモリおよびＣＰＵと通信するインターフェースと、インターフェースと通信するディスプレイとを備える。
【００１５】
[0015]モバイルコンピューティング機器用の分散電源が、少なくとも第１の分散負荷を提供するための第１および第２の負荷端子を有する第１の分散負荷手段を備える。第２の分散負荷手段は、少なくとも第２の分散負荷を提供するための第１および第２の負荷端子を有する。電力を与える第１の分散電源手段が、第１の分散負荷手段の第１および第２の負荷端子に直接接続され、電力を供給する第１のバッテリを含んでいる。電力を与える第２の分散電源手段は、第２の分散負荷手段の第１および第２の負荷端子に直接接続され、主として電力を供給する第２のバッテリを含んでいる。
【００１６】
[0016]他の特徴では、第１の分散負荷手段の第１および第２の負荷端子が第２の分散負荷手段の第１および第２の負荷端子とそれぞれ通信する。第１および第２のバッテリにはリチウムイオンバッテリが含まれる。バッテリパックが第１および第２のバッテリを含む。第１のバッテリパックが第１のバッテリを含み、第２のバッテリパックが第２のバッテリを含んでいる。第１の分散負荷および第２の分散負荷の少なくとも一方が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択される。バッテリパックが、第１のバッテリと、第２のバッテリと、第１および第２のバッテリの第１の端子間の第１の接続部ならびに第２のバッテリの第２の端子間の第２の接続部を含む。
【００１７】
[0017]他の特徴では、マザーボード手段が第１および第２のバッテリの第１の負荷端子間ならびに第１および第２のバッテリの第２の負荷端子間の接続部を提供する。この接続部が、第１および第２のバッテリの第１の端子をマザーボード手段の電力配線／平面に接続する第１の金属接続手段を含んでいる。第２の金属接続手段が、第１および第２のバッテリの第２の端子をマザーボード手段のアース配線／平面に接続する。
【００１８】
[0018]また他の特徴では、第１のバッテリが第１の容量を有し、第２のバッテリが第２の容量を有する。第１のバッテリパックが第１の物理的寸法を有し、第２のバッテリパックが第２の物理的寸法を有する。第１の物理的寸法の少なくとも１つが第２の物理的寸法の少なくとも１つとは異なる。モバイルコンピューティング機器内で、第１のバッテリパックが第２のバッテリパックから離して配置される。第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第１のバッテリからの第１の電圧を第１の分散負荷センター用の第２の電圧に変換する。このＤＣ／ＤＣ変換手段は、降圧コンバータおよび昇圧コンバータのいずれか一方である。第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第２のバッテリからの第３の電圧を第２の分散負荷センター用の第４の電圧に変換する。
【００１９】
[0019]他の特徴では、第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第１のバッテリからの第１の電圧を第２の電圧に変換する。第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第１のＤＣ／ＤＣ変換手段からの第２の電圧を第１の分散負荷センター用の第３の電圧に変換する。第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が降圧コンバータであり、第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が昇圧コンバータである。第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が１：ｎコンバータである。第１のバッテリおよび第２のバッテリの少なくとも一方がユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）バッテリを含む。ＵＳＢバッテリが短絡回路を防ぐための短絡回路保護手段を含んでいる。第１の分散負荷センターが第１の電圧で動作し、第２の分散負荷センターが第１の電圧および第２の電圧の少なくとも一方で動作する。ＤＣ／ＤＣ変換手段が４：１以下の変換比を有する。
【００２０】
[0020]他の特徴では、第１のスイッチ手段が、第１のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第２のスイッチ手段が、第２のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。短絡回路検出手段が第１および第２のスイッチ手段の少なくとも一方と通信し、第１および第２のバッテリの少なくとも一方で短絡回路を検出し、第１および第２のバッテリの少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が第１の周波数で動作し、第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が第１の周波数とは異なる第２の周波数で動作する。
【００２１】
[0021]他の特徴では、モバイルコンピューティング機器が、処理のための処理手段と、前記処理手段と通信する記憶用メモリ手段と、前記メモリおよび前記処理手段と通信するインターフェース接続用インターフェース手段と、前記インターフェース手段と通信する表示用ディスプレイ手段とを備える。
【００２２】
[0022]モバイルコンピューティング機器用の分散電源が、少なくとも第１の分散負荷を提供するための第１および第２の負荷端子を有する第１の分散負荷手段を備えており、第１の分散負荷手段が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択される。第２の分散負荷手段は少なくとも第２の分散負荷を提供するための第１および第２の負荷端子を有し、第２の分散負荷手段が中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択される。電力を与える第１の分散電源手段が、第１の分散負荷手段の第１および第２の負荷端子に直接接続され、電力を供給する第１のバッテリを含んでいる。電力を与える第２の分散電源手段は、第２の分散負荷手段の第１および第２の負荷端子に直接接続され、電力を供給する第２のバッテリを含んでいる。第１および第２の分散負荷の第１の負荷端子同士が通信し、第１および第２の分散負荷センターの第２の負荷端子同士が通信する。第１の分散電源手段が第２の分散負荷手段に電力を供給する。第２の分散電源手段が第１の分散負荷手段に電力を供給する。
【００２３】
[0023]他の特徴では、モバイルコンピューティング機器が分散電源システムを備える。ラップトップが分散電源システムを備える。バッテリパックが第１および第２のバッテリを含む。第１のバッテリパックが第１のバッテリを含み、第２のバッテリパックが第２のバッテリを含んでいる。第１および第２のバッテリにはリチウムイオンバッテリが含まれる。バッテリパックが、第１のバッテリと、第２のバッテリと、第１および第２のバッテリの第１の端子間の第１の接続部ならびに第２のバッテリの第２の端子間の第２の接続部を含む。マザーボード手段が、第１および第２のバッテリの第１の負荷端子間ならびに第１および第２のバッテリの第２の負荷端子間の接続部を提供する。この接続部が、第１および第２のバッテリの第１の端子をマザーボード手段の電力配線／平面に接続する第１の金属接続手段を含んでいる。第２の金属接続手段が、第１および第２のバッテリの第２の端子をマザーボード手段のアース配線／平面に接続する。
【００２４】
[0024]他の特徴では、第１のバッテリが第１の容量を有し、第２のバッテリが第２の容量を有する。第１のバッテリパックが第１の物理的寸法を有し、第２のバッテリパックが第２の物理的寸法を有する。第１の物理的寸法の少なくとも１つが第２の物理的寸法の少なくとも１つとは異なる。モバイルコンピューティング機器内で、第１のバッテリパックが第２のバッテリパックから離して配置される。第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第１のバッテリからの第１の電圧を第１の分散負荷センター用の第２の電圧に変換する。このＤＣ／ＤＣ変換手段は、降圧コンバータおよび昇圧コンバータのいずれか一方である。第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第２のバッテリからの第３の電圧を第２の分散負荷センター用の第４の電圧に変換する。
【００２５】
[0025]他の特徴では、第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第１のバッテリからの第１の電圧を第２の電圧に変換する。第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が、第１のＤＣ／ＤＣ変換手段からの第２の電圧を第１の分散負荷センター用の第３の電圧に変換する。第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が降圧コンバータであり、第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が昇圧コンバータである。第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が１：ｎコンバータである。第１のバッテリおよび第２のバッテリの少なくとも一方がユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）バッテリを含む。ＵＳＢバッテリが短絡回路を防ぐための短絡回路保護手段を含んでいる。第１の分散負荷センターが第１の電圧で動作し、第２の分散負荷センターが第１の電圧および第２の電圧の少なくとも一方で動作する。ＤＣ／ＤＣ変換手段が４：１以下の変換比を有する。
【００２６】
[0026]他の特徴では、第１のスイッチ手段が、第１のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第２のスイッチ手段が、第２のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。短絡回路検出モジュールが第１および第２のスイッチ手段の少なくとも一方と通信し、第１および第２のバッテリの少なくとも一方で短絡回路を検出し、第１および第２のバッテリの少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第１のＤＣ／ＤＣ変換手段が第１の周波数で動作し、第２のＤＣ／ＤＣ変換手段が第１の周波数とは異なる第２の周波数で動作する。
【００２７】
[0027]他の特徴では、モバイルコンピューティング機器が、処理のための処理手段と、処理手段と通信する記憶用メモリ手段と、メモリおよび処理手段と通信するインターフェース接続用インターフェース手段と、インターフェース手段と通信する表示用ディスプレイ手段とを備える。
【００２８】
[0028]モバイルコンピューティング機器用の分散電源システムが、第１のバッテリを含む第１の分散電力システムと第２バッテリを含む第２の分散電力システムとに独立して接続されるように適合されたマザーボードを備えている。第１の分散負荷センターが、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第１の分散負荷を含み、使用中に主として第１の分散電力システムから電力を受け取る。第２の分散負荷センターが、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第２の分散負荷を含み、使用中に主として第２の分散電力システムから電力を受け取る。マザーボードが、第１および第２の分散負荷センターの第１の負荷端子間ならびに第１および第２の分散負荷センターの第２の負荷端子間の接続を提供する。
【００２９】
[0029]他の特徴では、第１の分散負荷が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択される。第２の分散負荷が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択される。ラップトップが分散電源システムを備える。バッテリパックが第１および第２のバッテリを含む。第１のバッテリパックが第１のバッテリを含み、第２のバッテリパックが第２のバッテリを含んでいる。第１および第２のバッテリにはリチウムイオンバッテリが含まれる。バッテリパックが、第１のバッテリと、第２のバッテリと、第１および第２のバッテリの第１の端子間の第１の接続部ならびに第１および第２のバッテリの第２の端子間の第２の接続部を含む。
【００３０】
[0030]他の特徴では、モバイルコンピューティング機器が分散電源システムを備える。この接続部が、第１および第２の分散負荷センターの第１の端子をマザーボードの電力配線／平面に接続する第１の金属補剛材を含んでいる。第２の金属補剛材が、第１および第２の分散負荷センターの第２の端子をマザーボードのアース配線／平面に接続する。第１のバッテリが第１の容量を有し、第２のバッテリが第１の容量とは異なる第２の容量を有する。
【００３１】
[0031]他の特徴では、第１のバッテリパックが第１の物理的寸法を有し、第２のバッテリパックが第２の物理的寸法を有する。第１の物理的寸法の少なくとも１つが第２の物理的寸法の少なくとも１つとは異なる。モバイルコンピューティング機器内で、第１のバッテリパックが第２のバッテリパックから離して配置される。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のバッテリから第１の電圧を受け取って第１の分散負荷センターに第２の電圧を出力する。このＤＣ／ＤＣコンバータは降圧コンバータおよび昇圧コンバータのいずれか一方である。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のバッテリから第３の電圧を受け取って第２の分散負荷センターに第４の電圧を出力する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のバッテリから第１の電圧を受け取って第２の電圧を出力する。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のＤＣ／ＤＣコンバータから第２の電圧を受け取って第２の分散負荷センターに第３の電圧を出力する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが降圧コンバータであり、第２のＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧コンバータである。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが１：ｎコンバータである。第１のバッテリおよび第２のバッテリの少なくとも一方がユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）バッテリを含む。ＵＳＢバッテリが短絡回路保護デバイスを含んでいる。
【００３２】
[0032]他の特徴では、第１の分散負荷センターが第１の電圧で動作し、第２の分散負荷センターが第１の電圧および第２の電圧の少なくとも一方で動作する。ＤＣ／ＤＣコンバータが４：１以下の変換比を有する。第１の接触器が、第１の分散電源システムの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第２の接触器が、第２の分散電源システムの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断する。短絡回路検出モジュールが第１および第２の接触器の少なくとも一方と通信し、第１および第２の分散電源システムの少なくとも一方で短絡回路を検出し、第１および第２の分散電源システムの少なくとも一方の接続を選択的に切断する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが第１の周波数で動作し、第２のＤＣ／ＤＣコンバータが第１の周波数とは異なる第２の周波数で動作する。
【００３３】
[0033]モバイルコンピューティング機器用の分散電源を提供する方法が、第１のバッテリを含む第１の分散電力システムと第２バッテリを含む第２の分散電力システムとに独立して接続されるように適合されたマザーボードを提供するステップと、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第１の分散負荷を含む第１の分散負荷センターを提供するステップと、使用中に第１の分散負荷センターで主として第１の分散電力システムから電力を受け取るステップと、第１および第２の負荷端子を有し、少なくとも第２の分散負荷を含む第２の分散負荷センターを提供するステップと、使用中に第２の分散負荷センターで主として第２の分散電力システムから電力を受け取るステップと、マザーボードを用いて、第１および第２の分散負荷センターの第１の負荷端子同士ならびに第１および第２の分散負荷センターの第２の負荷端子同士を接続するステップとを備える。
【００３４】
[0034]他の特徴では、第１の分散負荷が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択され、第２の分散負荷が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、およびＤＶＤドライブからなるグループから選択される。この方法は、ラップトップコンピュータで分散電源システムを実施することを含む。この方法は、バッテリパックに第１および第２のバッテリを実装することを含む。この方法は、第１のバッテリパックに第１のバッテリを、第２のバッテリパックに第２のバッテリを実装することを含む。第１および第２のバッテリにはリチウムイオンバッテリが含まれる。
【００３５】
[0035]他の特徴では、この方法は、第１のバッテリと、第２のバッテリと、第１および第２のバッテリの第１の端子間の第１の接続部ならびに第２のバッテリの第２の端子間の第２の接続部を含むバッテリパックを実装することを含む。この方法は、モバイルコンピューティング機器で分散電源システムを実施することを含む。この方法は、第１および第２の分散負荷センターの第１の端子をマザーボードの電力配線／平面に接続する第１の金属補剛材と、第１および第２の分散負荷センターの第２の端子をマザーボードのアース配線／平面に接続する第２の金属補剛材とを用いることを含む。
【００３６】
[0036]さらに他の特徴では、第１のバッテリが第１の容量を有し、第２のバッテリが第１の容量とは等しくない第２の容量を有する。第１のバッテリパックが第１の物理的寸法を有し、第２のバッテリパックが第２の物理的寸法を有する。第１の物理的寸法の少なくとも１つが第２の物理的寸法の少なくとも１つとは異なる。この方法は、モバイルコンピューティング機器内で、第１のバッテリパックを第２のバッテリパックから離して配置することを含む。この方法は、第１のバッテリから第１の電圧を受け取って第１の負荷に第２の電圧を出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを含む。このＤＣ／ＤＣコンバータは降圧コンバータおよび昇圧コンバータのいずれか一方である。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが、第１のバッテリから第３の電圧を受け取って第２の負荷に第４の電圧を出力する。
【００３７】
[0037]また他の特徴では、この方法が、第１のバッテリから第１の電圧を受け取って第２の電圧を出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータを提供し、第１のＤＣ／ＤＣコンバータから第２の電圧を受け取って第１の負荷に第３の電圧を出力する第２のＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを含む。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが降圧コンバータであり、第２のＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧コンバータである。第２のＤＣ／ＤＣコンバータが１：ｎコンバータである。第１のバッテリおよび第２のバッテリの少なくとも一方がユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）バッテリを含む。ＵＳＢバッテリが短絡回路保護デバイスを含んでいる。
【００３８】
[0038]さらに他の特徴では、この方法が、第１の分散負荷センターを第１の電圧で動作し、第２の分散負荷センターを第１の電圧および第２の電圧の少なくとも一方で動作することを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータが４：１以下の変換比を有する。この方法が、第１のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断し、第２のバッテリの第１および第２の端子の少なくとも一方の接続を選択的に切断し、第１および第２のバッテリの少なくとも一方で短絡回路を検出して第１および第２のバッテリの少なくとも一方の接続を選択的に切断することを含む。第１のＤＣ／ＤＣコンバータが第１の周波数で動作し、第２のＤＣ／ＤＣコンバータが第１の周波数とは異なる第２の周波数で動作する。
【００３９】
[0039]本発明の利用可能性のさらなる領域が以下の詳細な説明から明らかとなる。詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すものであるが、単なる例示目的であり、本発明の範囲を限定する意図はないことを理解されたい。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００４０】
[0040]本発明は、詳細な説明および添付の図面からより十分に理解される。
【００４１】
[0067]以下の好ましい実施形態の説明は本質的に単なる例示であり、本発明、その出願、利用を限定する意図は全く無い。明確化のために、図面中で類似の要素を識別するために同一の参照番号が用いられる。本明細書で、モジュールおよび／またはデバイスの用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、１つ以上のソフトウェアまたはファームウェアプログラムを実行するプロセッサ（共有、専用、またはグループ）およびメモリ、組み合わせ論理回路、および／または他の記載された機能性を提供する適当なコンポーネントを指す。本発明をラップトップコンピュータおよび／またはラップトップ負荷に関連して説明するが、本発明は任意のモバイルデジタルコンピューティング機器および／またはモバイルコンピューティング機器負荷に適用する。本明細書で、モバイルコンピューティング機器の用語は、少なくとも１個の集積回路を含み、且つバッテリまたは他の携帯電力貯蔵デバイス等のモバイル電源により電流を供給されるデジタル機器を指す。モバイルコンピューティング機器の例には、ラップトップコンピュータ、ＭＰ３プレイヤー、携帯情報端末（ＰＤＡ）等が含まれるがこれに限定されない。
【００４２】
[0068]図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを参照すると、従来技術によるラップトップコンピュータ１０等のモバイルコンピューティング機器が、ラップトップ負荷等の１個以上の負荷１２と、負荷１２に電力を供給するバッテリパック１４とを含む。バッテリパック１４は直列に接続されたバッテリを含む。バッテリパック１４は、ラップトップ負荷１２用の集中エネルギー源として機能する。言い換えれば、バッテリパック１４は導体１６および／または１８を通じてラップトップ負荷１２に電流および電圧を与える。導体１６および／または１８の一方をアース等の基準電位に接続することができる。図１Ｂで、バッテリパック１４は直列に接続されたバッテリ２０−１、２０−２、…および２０−Ｘ（総称してバッテリ２０）を含み、Ｘは１よりも大である。従来のバッテリパック設計において、バッテリ２０は電圧を増加し電流を減少させるように直列に接続される。
【００４３】
[0069]ラップトップ１０は図１Ｃに示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２を含んでもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は導体２４および／または２６を介してバッテリパック１４と通信する。ラップトップ負荷１２は導体２８および／または３０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２２と通信する。導体のいずれかをアース等の基準電位に接続することができる。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は第１の電圧レベルをバッテリパック１４から受信し、第２の電圧レベルをラップトップ負荷１２に出力する。例えば、バッテリパック１４は１２Ｖ等のバッテリパック電圧を出力することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２はバッテリパック電圧をラップトップ負荷１２で使用するための１Ｖ供給電圧等の低い電圧レベルに変換する。言い換えれば、本例のＤＣ／ＤＣコンバータ２２は１２：１の変換比をもった降圧コンバータである。上述のように、高い変換比は比較的高い変換損失を有する傾向がある。バッテリパック電圧を増加させることにより、同時に変換非効率による損失を増加させつつ、寄生分配抵抗に関連するエネルギー損失を減少させる。
【００４４】
[0070]図２Ａを参照すると、本発明によるモバイルコンピューティング機器用の電力供給システム４０が１個以上の負荷センター４２−１、４２−２、…、４２−Ｍ（総称して負荷センターまたは負荷４２と呼ぶ）を含む。分散負荷センター４２のそれぞれが１個以上の負荷を含む。バッテリ４４−１、４４−２、…、４４−Ｍ（総称してバッテリ４４と呼ぶ）等の１個以上の分散電源が負荷４２に並列に接続される。言い換えれば、バッテリ４４−１が負荷センター４２−１に直接接続されて電力を与える。バッテリ４４−２は負荷センター４２−２に直接接続されて電力を与える。バッテリ４４−Ｍは負荷センター４２−Ｍに直接接続されて電力を与える。負荷センター４２は複数の負荷を含んでもよい。言い換えれば、バッテリ４４および負荷４２の数は等しくなくてもよい。
【００４５】
[0071]バッテリ４４の並列分散配列により、最適な方法で電力が負荷に供給される。例えば、典型的なラップトップコンピュータサブシステムは、半導体負荷等の負荷と、ラップトップコンピュータ全域にわたって物理的に分散された他のタイプの負荷を含む。本発明において、各負荷４２は最適配置されたバッテリ４４から電力を受け取ることが可能である。対照的に、負荷１２は（図１Ａおよび１Ｃに示したように）単一の集中配置されたバッテリパック１４から電力を受け取る。
【００４６】
[0071]一実施で、負荷４２の電力要件が不均衡となる可能性がある。例えば、負荷４２−１は負荷４２−２よりも多くの電流を必要とすることもある。不均一な電力消費を防止するために、電力供給システム４０は１個以上の端子接続部４６および４８を含む。端子接続４６および４８は、それぞれ負荷センター４２および／またはバッテリ４４の第１の端子および第２の端子を短絡する任意の適当な導電性材料としてよい。言い換えれば、第１のバッテリの第１の端子がバッテリパックの他のバッテリの第１の端子に接続される。同様のアプローチが第２の端子についても用いられる。例えば、端子接続部４６および４８は、プリント配線板（ＰＣＢ）電力配線／平面（ＰＴ／Ｐ）および／またはアース配線／平面（ＧＴ／Ｐ）に接続された導線および／または金属補剛材を含むこともできるがこれに限定されない。
【００４７】
[0073]図２Ｂを参照すると、例示的な電力供給システム５０が、中央演算処理装置（ＣＰＵ）負荷５２、メモリ負荷５４、およびグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）負荷５６を含む。ＣＰＵ負荷５２、メモリ負荷５４、およびＧＰＵ負荷５６は異なる電流要件を有する可能性がある。端子接続部４６および４８により、異なる負荷が１又は複数のバッテリ４４から電力を受け取ることができる。
【００４８】
[0074]図３Ａを参照すると、本発明の第１の例示的な実施によるラップトップコンピュータ６０が示されている。ラップトップコンピュータ６０は、並列分散配列で接続された負荷６２およびバッテリ６４を含む。各バッテリ６４はバッテリパック６６に組み込まれている。各バッテリ６４は、バッテリパック６６および負荷６２間の複数の対応する接続部を介して負荷６２に電力を与える。各バッテリ６４はバッテリパック６６内で（図２Ａおよび２Ｂで説明したように）接続されている。
【００４９】
[0075]図３Ｃを参照すると、バッテリパック６６は、短絡回路条件があるときにバッテリ６４を絶縁する短絡回路検出モジュール６７を組み込むことができる。言い換えれば、短絡回路検出モジュール６７はバッテリパックを監視して、あるバッテリの端子が短絡する時および／またはあるバッテリの第１の端子が他のバッテリの第２の端子に短絡する時を決定する。短絡回路検出モジュール６７は、あるバッテリを絶縁するためにスイッチまたは接触器６９の位置を選択的に変更することができる。
【００５０】
[0076]図３Ａに戻って参照すると、バッテリパック６６はラップトップコンピュータ６０内に配置して示してあるが、バッテリパック６６をラップトップコンピュータ６０外部に配置できることを当業者は理解できる。さらに、ラップトップコンピュータ６０は、上述のように並列に接続された複数のバッテリをそれぞれ含む複数のバッテリパック６６を含んでもよい。例えば、ラップトップコンピュータ６０は、ラップトップコンピュータ６０の両側面上に物理的に配置されたバッテリパック６６を含んでもよい。
【００５１】
[0077]負荷６２およびバッテリ６４の並列分散配列は、バッテリパック６６の製造に有利である。負荷と直列に接続されたバッテリパックは、通常直列に接続された複数のバッテリを含む。バッテリパックは負荷に接続されている。１個以上のバッテリがバッテリパック中の他のバッテリよりも小さい容量を有してもよい。このような配列では、大容量（すなわち強い）バッテリが放電中に、小容量（すなわち弱い）バッテリが自己逆充電することがある。結果として、小容量バッテリが損傷を受け、それによってバッテリパックの全容量が低下する。各バッテリは、実際の蓄積容量を決定し、バッテリパック内に不等価容量をもったバッテリを含まないように、充電および放電しなくてはならない。
【００５２】
[0078]本発明の並列分散配列は、平衡バッテリ容量に関連する製造時間およびコストをなくすものである。並列バッテリパック配列において、電流は必然的にバッテリパック６６から負荷６２へと供給される。強いバッテリは、同じバッテリパック内で弱いバッテリよりもより多くの電流を与え、弱いバッテリの逆充電の可能性をなくす。結果として、バッテリパック全体の寿命が延び、バッテリパック６６の最大容量がより効果的に使用される。例えば、１個以上のバッテリ６４が最低電圧仕様まで放電してバッテリパックのエネルギーを完全に利用すると、逆充電は起きない。同様に、並列分散配列はより高い信頼性を提供する。バッテリ６４のいずれかが時間とともに衰弱すると、強いバッテリが弱いバッテリのエネルギー出力の一部または全てを補充することが可能である。したがって、バッテリパック６６の全容量が著しく低下することはない。
【００５３】
[0079]図３Ｄを参照すると、ラップトップコンピュータ６０は、さらにこの特徴を生かすために、並列配列した異なるサイズのバッテリを含んでもよい。例えば、小型のフォームファクターラップトップコンピュータは、バッテリおよび／またはバッテリパック６６のそれぞれを１個以上のバッテリに適合させるために利用可能な領域を最大化することができる。一実施では、ラップトップコンピュータ６０が、第１の寸法および／または形状の組を有する第１のバッテリパック６６−１と、第２の寸法および／または形状の組を有する第２のバッテリパック６６−２と、第ｎの寸法および／または形状の組を有する第ｎのバッテリパック６６−ｎとを含むこともできる。バッテリパックはそれらの一次負荷６２に隣接して配列される。バッテリパック６６の各々が１個以上のバッテリを含む。バッテリバック６６は互いにおよび／またはアースに接続され、上述のように負荷を共有できる。別の実施では、ラップトップコンピュータ６０が不揃いのサイズおよび／または形状を有するバッテリおよび／またはバッテリパックを含むこともできる。また別の実施では、ラップトップコンピュータ６０が、柔軟なバッテリパック配置を可能とするために、バッテリおよび／またはバッテリパックのための複数の取り付け位置を含むことができる。例えば、第１のバッテリパックをラップトップコンピュータ６０の上面に、第２のバッテリパックをラップトップコンピュータ６０の底面に取り付けてもよい。あるいは、複数のバッテリパックをラップトップコンピュータ６０のエッジに沿って、またはラップトップコンピュータ６０のコーナーに取り付けてもよい。
【００５４】
[0080]ラップトップコンピュータ６０は、図３Ｂに示すように１個以上のＤＣ／ＤＣコンバータ７０を含んでもよい。図１Ｃについて上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０はバッテリ６４の高い電圧を負荷６２に適した低い電圧に変換する。しかしながら、ラップトップコンピュータ６０の並列分散配列により、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の変換比が低下する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、４：１未満の変換比を有することもある。他の実施では、変換比が３：１、２：１および／または１：１以下である。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれが異なる変換比を有してもよい。そのように、ラップトップコンピュータ６０の全体的な効率が改善される。
【００５５】
[0081]ラップトップコンピュータ６０の特定の半導体負荷が高い動作周波数を要することもある。例えば、約１ＭＨｚの動作周波数では、外部の受動コンポーネントを低周波数ＤＣ／ＤＣコンバータに匹敵するコンポーネントよりも小型で且つ安価にできる。並列分散配列では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０が異なる周波数で動作することができる。結果として、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０のいずれかを高い周波数（すなわち１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの間）で動作することができる。
【００５６】
[0082]図４Ａおよび５Ａを参照すると、ラップトップコンピュータ８０がマザーボード８２を含んでいる。この実施では、（上述したような）バッテリ間の並列接続はマザーボード８２上に組み込まれている。例えば、図４Ａに示すように、端子短絡接続部が接続導体８４および８６を含んでもよい。あるいは、端子短絡接続部が、マザーボード８２のＰＴ／Ｐおよび／またはＧＴ／Ｐに接続された金属補剛材８８を含んでもよい。図４Ｂおよび５Ｂを参照すると、先の実施で説明したように、ラップトップコンピュータ８０は１個又は複数のＤＣ／ＤＣコンバータ７０を含むことができる。
【００５７】
[0083]図６、７および８を参照すると、ラップトップコンピュータ９０も降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９２と昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９４を含むことができる。ラップトップコンピュータ中の半導体素子は、比較的低い電圧要件を有することがある。しかしながら、特定の半導体素子は高い電圧を必要とすることもある。例えば、ラップトップコンピュータ９０は第１の負荷９６と第２の負荷９８を含んでもよい。第１の負荷９６は、例えば１Ｖの第１の電圧を要する。第２の負荷９８は、第１の電圧よりも高い、例えば５Ｖの第２の電圧を要する。バッテリが５Ｖより低く１Ｖより高いバッテリ電圧出力を与える場合には、昇圧および降圧コンバータを用いてもよい。本実施では、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９４がバッテリパック６６の電圧を負荷９８に適した電圧まで上げる。
【００５８】
[0084]別の実施では、ラップトップコンピュータ１００が、図９に示すように、複数の電圧要件を有する１個以上の周辺装置１０２（すなわち、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）システム）を含むことができる。例えば、周辺装置１０２は、モータ１０４等の機械的要素用に５Ｖの第１の電圧を要することがある。周辺装置１０２は、別の電子的要素１０６用に第２の低い電圧を要することもある。本発明では、この電子的要素１０６を供給電圧の範囲で動作可能とすることができる。例えば、電子的要素１０６は単一ＬｉＯｎバッテリ電源または５Ｖの供給電圧からの電力で動作することができる。直列配列の５Ｖで動作する従来のシステムでは、電子的要素１０６は機械的要素１０４と同様に５Ｖで動作する。
【００５９】
[0085]しかしながら、周辺装置１０２はラップトップコンピュータ１００の並列分散配列でも動作することができる。このように、ラップトップコンピュータ１００は、機械的要素１０４に５Ｖを与える昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を含む。電子的要素１０６用の第２の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータは必要ない。言い換えれば、電子的要素１０６は、５Ｖで動作するだけでなくより低い供給電圧で動作するように構成されており、これによって追加の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの必要性をなくしている。
【００６０】
[0086]図１０〜１２を参照すると、ラップトップコンピュータ１１０が、２段階ＤＣ／ＤＣ変換プロセスに従ってバッテリ電圧を５Ｖの供給電圧に変換する。他のタイプのバッテリも使用できるが、バッテリがリチウムイオンバッテリの実施もある。ラップトップコンピュータ１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４、および１：ｎ昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２は、負荷１１８の電圧要件に応じて降圧または昇圧コンバータとしてよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２は、先の実施で説明したように、バッテリ１２０の電圧を変換する。
【００６１】
[0087]昇圧ブーストコンバータの使用は、特定の高い電流印加には望ましくないこともある。例えば、バッテリ１２４の電圧は２．７Ｖ〜４．２Ｖの間としてよい。まず、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４がバッテリ１２４の電圧をより低い電圧に変換する。例えば、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４はバッテリ１２４の電圧を２．５Ｖに変換する。続いて、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６は、この低い電圧を負荷１２２に適したより高い電圧に変換する。例えば、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６が１：２の変換比を有し、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４の出力を５Ｖに変換する。より高い電圧要件に対しては、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６が必要に応じて１：ｎの変換比を有することができる。
【００６２】
[0088]当業者には、以上の説明から本発明の広範な教示が様々な形で実施されうることが理解される。本発明は、並列バッテリ配置に他の既知のバッテリパックおよび／または電力供給構成を組み込むことができる。例えば、電源またはバッテリパックが、本明細書に説明された実施のいずれかによって、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）技術を用いて並列バッテリ配置を実施することもできる。
【００６３】
[0089]図１３を参照すると、負荷を備えた例示的なモバイルコンピューティング機器２００が示されている。モバイルコンピューティング機器２００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２０４と、メモリ２０６（ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、および／または他の適当な電子記憶装置）と、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２１０とを含む。機器２００は、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）２１２をさらに含んでもよい。モバイルコンピューティング機器２００は、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）２１４等の１個以上の周辺装置を含んでもよく、これには１個以上のモータ２１８および制御部２２０が含まれる。追加の周辺装置には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２４が含まれるが、それには１個以上のモータ２２８および制御モジュール２３０が含まれる。機器２００は、音声出力ジャックまたはスピーカー等の音声出力部２３２を含んでもよい。機器は、ディスプレイ２３４、入力部２３６、ディスクドライブ２４０および／または無線ローカルエリアネットワークインターフェース２４２を含んでもよい。入力部２３６には、音声入力部、マイクロフォン、キーパッド、ボタン、タッチパッドおよび／または他の入力部が含まれる。機器２００のコンポーネントは１個以上の分散負荷センターにグループ化され、前述の方法で供給を受けることができる。
【００６４】
[0090]図１４を参照すると、従来の技術による不適合バッテリ内の過電流が示されている。回路２４０は第１のバッテリ２４４および第２のバッテリ２４８を含む。バッテリ２４４および２４８は並列に接続され、１個又は複数の負荷２５０に供給している。分かるように、第１のバッテリ２４４が新しい、および／または完全に充電されたバッテリで、第２のバッテリ２４８が古い、不良の、および／または完全に放電されたバッテリである場合には、第２のバッテリ２４８に流れる電流が大きすぎて損傷および／または他の障害を引き起こす可能性がある。
【００６５】
[0091]図１５を参照すると、モバイルコンピューティング機器３００が、本発明による分散電源３０２と電流検出保護モジュールとを含んでいる。機器３００は、それぞれ負荷３０６−１、３０６−２、３０６−３、および３０６−４（総称して負荷３０６）に主に供給するバッテリ３０４−１、３０４−２、３０４−３、および３０４−４（総称してバッテリ３０４）を含む。検出保護モジュール３１０−１、３１０−２、３１０−３、および３１０−４（総称して検出保護モジュール３１０）がそれぞれバッテリ３０４−１、３０４−２、３０４−３、および３０４−４に接続されている。検出保護モジュール３１０−１、３１０−２、３１０−３、および３１０−４は、任意の適切な方法でバッテリ３０４−１、３０４−２、３０４−３、および３０４−４を流れる電流を検出し、以下に説明するように電流を制限する。制御モジュール３２０は、検出保護モジュール３１０と通信し、検出された電流信号を受信し、１又は複数の制御信号を発生してバッテリ３０４を流れる電流を制御する。４個のバッテリ／負荷／検出保護モジュール対が示されているが、特定の実施においては追加の、および／またはより少ない数の対を用いることができる。
【００６６】
[0092]図１６Ａを参照すると、電流保護モジュール３３０が示されている。電流保護モジュール３３０は、複数のトランジスタ３３０−１、３３０−２、３３０−３、…、および３３０−Ｎを含んでいる。それぞれのバッテリを流れる電流が十分に低いときは、トランジスタ３３０がＯＮされる。電流がしきい値を超えると、トランジスタ３３０が変調および／またはＯＦＦされて各トランジスタ３３０により提供される抵抗ＲＤＳを調整する。他がＯＦＦの間に選択的にＯＮ可能なトランジスタもある。並列配列が示されているが、直列配列も用いることが可能である。
【００６７】
[0093]図１６Ｂを参照すると、別の電流保護回路３４０が、抵抗３４２と、並列接続されたスイッチ３４４とを含んでいる。このスイッチ３４４は通常閉じられている。それぞれのバッテリを流れる電流がしきい値を上回ると、スイッチ３４４が開かれ、抵抗３４２を追加することにより直列抵抗を大きくする。結果として、バッテリを流れる電流は減少する。
【００６８】
[0094]図１６Ｃを参照すると、別の電流保護回路３５０が、可変抵抗３５２と、並列接続されたスイッチ３５４とを含んで示されている。このスイッチ３５４は通常閉じられている。それぞれのバッテリを流れる電流がしきい値を上回ると、スイッチが開かれ、可変抵抗３５２を追加することにより直列抵抗を大きくする。この与えられる抵抗は、制御モジュール３２０により調整することができる。結果として、バッテリを流れる電流は減少する。
【００６９】
[0095]バッテリを単一セルバッテリとする実施もある。抵抗は抵抗器、トランジスタまたは他の適当なコンポーネントを用いて実施可能である。スイッチは、トランジスタまたは他の適当なコンポーネントを用いて実施可能である。
【００７０】
[0096]本発明はその特定の例に関連して説明されてきたが、本発明の真の範囲はそのように限定されるべきではない。図面、明細書、および特許請求の範囲の検討により、当業者には他の変形が明らかとなるからである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１Ａ】従来技術による直列に接続されたバッテリを備えるバッテリパックを含むラップトップコンピュータの機能ブロック図である。
【図１Ｂ】従来技術による直列に接続された複数のバッテリの機能ブロック図である。
【図１Ｃ】従来技術によるＤＣ／ＤＣコンバータおよびバッテリパックを含むラップトップコンピュータの機能ブロック図である。
【図２Ａ】本発明によるバッテリパックおよびラップトップコンピュータ負荷のための並列バッテリ配列の概略図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施による中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリおよびグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）負荷のための並列バッテリ配列の概略図である。
【図３Ａ】本発明による並列に接続されたバッテリ端子を含む並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図３Ｂ】本発明による並列に接続されたバッテリ端子を含む並列バッテリ配列とＤＣ／ＤＣコンバータの機能ブロック図である。
【図３Ｃ】図３Ａのバッテリを短絡回路検出モジュールとともに示す図である。
【図３Ｄ】モバイルコンピューティング機器内の異なる寸法を有するバッテリパックの配列を示す図である。
【図４Ａ】本発明によるマザーボード上に端子接続導体を組み込んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図４Ｂ】本発明によるマザーボード上に端子接続導体を組み込んだ並列バッテリ配列とＤＣ／ＤＣコンバータの機能ブロック図である。
【図５Ａ】本発明によるマザーボード上にアースおよび電源平面への短絡金属補剛材を組み込んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図５Ｂ】本発明によるマザーボード上にアースおよび電源平面への短絡金属補剛材を組み込んだ並列バッテリ配列とＤＣ／ＤＣコンバータの機能ブロック図である。
【図６】本発明によるＤＣ／ＤＣコンバータと昇圧コンバータを含んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図７】本発明によるＤＣ／ＤＣコンバータと昇圧コンバータを含んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図８】本発明によるＤＣ／ＤＣコンバータと昇圧コンバータを含んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図９】本発明による周辺装置と昇圧コンバータを含んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図１０】本発明による単一および２段階コンバータを含んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図１１】本発明による単一および２段階コンバータを含んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図１２】本発明による単一および２段階コンバータを含んだ並列バッテリ配列の機能ブロック図である。
【図１３】負荷を備えた例示的なモバイルコンピューティング機器の機能ブロック図である。
【図１４】従来技術の不整合バッテリにおける過電流を示す図である。
【図１５】本発明による分散電源および電流検出保護モジュールを含んだモバイルコンピューティング機器の機能ブロック図である。
【図１６Ａ】電流保護モジュールの例示的な電気回路図である。
【図１６Ｂ】別の電流保護モジュールの例示的な電気回路図である。
【図１６Ｃ】アクティブな電流保護モジュールの例示的な電気回路図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０、６０、８０、９０、１００、１１０…ラップトップコンピュータ、１２、６２、９６、９８、１１８、１２２、３０６…負荷、１４、６４、６６…バッテリパック、２０、４４、６６、１２４、２４４、２４８、３０４…バッテリ、２２、７０、１１２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４０、５０、…電力供給システム、４２…負荷センター、４６、４８…端子接続、５２…中央演算処理装置（ＣＰＵ）負荷、５４…メモリ負荷、５６…グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）負荷、６７、３１０…短絡回路検出モジュール、８２…マザーボード、８８…金属補剛材、９２、１１４…降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、９４、１０８、１１６…昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０２…周辺装置、１０４…機械的要素、モータ、１０６…電子的要素、２００、３００…モバイルコンピューティング機器、２０４…中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２０６…メモリ、２１０…入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース、２１２…グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、２２４…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、２３４…ディスプレイ、２４０…回路、３３０、３４０、３５０…電流保護モジュール、３４２、３５４…抵抗、３４４、３５４…スイッチ。
【図１Ａ】
2007018504.tif 000003
【図１Ｂ】
2007018504.tif 000004
【図１Ｃ】
2007018504.tif 000005
【図２Ａ】
2007018504.tif 000006
【図２Ｂ】
2007018504.tif 000007
【図３Ａ】
2007018504.tif 000008
【図３Ｂ】
2007018504.tif 000009
【図３Ｃ】
2007018504.tif 000010
【図３Ｄ】
2007018504.tif 000011
【図４Ａ】
2007018504.tif 000012
【図４Ｂ】
2007018504.tif 000013
【図５Ａ】
2007018504.tif 000014
【図５Ｂ】
2007018504.tif 000015
【図６】
2007018504.tif 000016
【図７】
2007018504.tif 000017
【図８】
2007018504.tif 000018
【図９】
2007018504.tif 000019
【図１０】
2007018504.tif 000020
【図１１】
2007018504.tif 000021
【図１２】
2007018504.tif 000022
【図１３】
2007018504.tif 000023
【図１４】
2007018504.tif 000024
【図１５】
2007018504.tif 000025
【図１６Ａ】
2007018504.tif 000026
【図１６Ｂ】
2007018504.tif 000027
【図１６Ｃ】
2007018504.tif 000028
【外国語明細書】
2007018504000001.pdf