ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ НАГРУЗОК В МНОГОАККУМУЛЯТОРНЫХ УСТРОЙСТВАХ
LOADS SCHEDULING IN MULTI-BATTERY DEVICES

Уровень техники
[0001] Эффективность использования энергии в электронных схемах, в частности, в электронных схемах, которые зависят от конечного источника для рабочей мощности, является важной проблемой для проектировщиков устройств и зачастую представляет собой существенный ограничивающий фактор при работе разработчиков продуктов. В силу становления повсеместными мобильных устройств с аккумуляторным питанием как в деловых, и в персональных окружениях, проблема повышения энергоэффективности остается наиважнейшей. Соответственно, научно-исследовательские работы для того, чтобы повышать эффективность использования энергии в таких устройствах, являются разнообразными и варьирующимися, в диапазоне от улучшений аппаратных материалов и архитектуры до эффективности распределения в операционной системе и улучшенного управления ресурсами устройства на прикладном уровне.
[0002] Существующие системы типично основываются на одном источнике питания (например, одиночном аккумуляторе), из которого можно извлекать необходимую мощность, независимо от состояния аппаратных и программных функций устройства. Даже во все более общераспространенных системах, которые используют несколько аккумуляторных элементов, компонентные элементы или другие разделения аккумуляторного источника питания типично трактуются посредством устройства в качестве одного аккумуляторного модуля.
[0003] Согласно текущей общей парадигме однообъектного источника питания, все силовые нагрузки из устройства обслуживаются посредством одного источника питания независимо от типа нагрузки (например, фонового приложения или процесса по сравнению с потоковым видео). Даже в системах, имеющих несколько отдельно доступных аккумуляторных модулей, нагрузки типично назначаются аккумуляторам таким способом, который не учитывает внутренне присущие и варьирующиеся свойства аккумуляторов. Например, типично все нагрузки должны назначаться одному аккумулятору (батарее) до тех пор, пока энергия аккумулятора не будет исчерпана, и в этот момент все нагрузки назначаются другому аккумулятору до тех пор, пока его энергия не будет исчерпана, и т.д. Другие типичные системы непрерывно разделяют нагрузки максимально возможно поровну между аккумуляторными модулями таким образом, что состояние заряда всех аккумуляторов, доступных в системе, остается практически равномерным или "сбалансированным".
[0004] Системы, обычно представленные в данной области техники, затрудняют или не позволяют учитывать варьирующиеся процентные доли потерянной энергии, которые частично зависят от свойств нагрузки и состояния аккумулятора, или использовать преимущество этих известных свойств при проектировании устройства или системы.
Сущность изобретения
[0005] Технологии и устройства, поясненные в данном документе, упрощают распределение нагрузок в устройствах, имеющих более одного аккумуляторного модуля. Технологии позволяют модулю распределения нагрузки распределять нагрузки в устройстве между несколькими аккумуляторами таким способом, который может повышать эффективность посредством уменьшения полного энергопотребления устройства, за счет этого продлевая срок службы устройства и его аккумуляторов. Модуль распределения нагрузки может использовать преимущество физических свойств различных аккумуляторов в системе посредством назначения нагрузок в ответ на определенное число различных характеристик аккумуляторов и нагрузочных характеристик.
[0006] Данная сущность изобретения предоставлена для того, чтобы представлять в упрощенной форме выбор концепций, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Эта сущность не имеет намерение идентифицировать ключевые или важнейшие признаки заявляемого предмета изобретения, а также не имеет намерение использоваться в качестве помощи при определении объема заявляемого предмета изобретения. Термин "технологии", например, может означать систему(ы), способ(ы), считываемые компьютером инструкции, модуль(и), алгоритмы, аппаратную логику (например, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), специализированные интегральные схемы (ASIC), специализированные микросхемы для массового производства (ASSP), внутрикристальные системы (SOC), комплексные программируемые логические устройства (CPLD)) и/или технологию(и), разрешенные посредством контекста, приведенного выше и далее в документе.
Краткое описание чертежей
[0007] Подробное описание приводится со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах, самая левая цифра ссылки с номером идентифицирует чертеж, на котором впервые появляется ссылка с номером. Идентичные ссылки с номерами на различных чертежах указывают аналогичные или идентичные элементы.
[0008] Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей примерное окружение, в котором могут работать варианты осуществления распределения нагрузки в многоаккумуляторных устройствах.
[0009] Фиг. 2 является блок-схемой системы, иллюстрирующей примерный модуль управления питанием с использованием модулей контроля аккумуляторов и оценки рабочей нагрузки, оба из которых предоставляют информацию в модуль распределения нагрузки, согласно некоторым вариантам осуществления.
[0010] Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа для примерного жадного алгоритма распределения для распределения силовых нагрузок, согласно некоторым вариантам осуществления.
[0011] Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа для примерного порогового алгоритма распределения для распределения силовых нагрузок, согласно некоторым вариантам осуществления.
[0012] Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей примерный гибридный процесс распределения нагрузки, имеющий три режима распределения, согласно некоторым вариантам осуществления.
[0013] Фиг. 6 является проиллюстрированным графиком, показывающим примерные характеристические кривые сопротивления аккумуляторов, согласно примерному варианту осуществления.
Подробное описание изобретения
Общее представление
[0014] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют технологии и устройства для распределения силовых нагрузок в устройствах, имеющих более одного модуля питания, например, в многоаккумуляторных смартфонах, планшетных компьютерах, переносных и настольных компьютерах, устройствах для чтения электронных книг, электронных мультимедийных устройствах, носимых устройствах, сенсорных узлах и других устройствах, которые могут питаться посредством более чем одного аккумуляторного модуля. "Нагрузка" в таких устройствах может концептуализироваться в качестве любой функции устройства, которое требует электроэнергии от модуля(ей) питания устройства для выполнения. В различных вариантах осуществления, нагрузка может соответствовать любой комбинации, например, функций процессора, пользовательской активности, пользовательских приложений, операционной системы или процессов ядра, процессов и устройств ввода-вывода, процессов запоминающего устройства и аппаратных средств хранения данных. Более конкретно, термин "нагрузка" может означать принцип электрической нагрузки, вызываемой посредством одного из вышеперечисленных процессов, функций или аппаратных элементов, вызывающий нагрузку процесс, непосредственно функциональный или аппаратный элемент или и то, и другое.
[0015] Аккумулятор или аккумуляторный модуль для целей этого раскрытия сущности может означать любой конечный источник питания, который функционирует, с точки зрения устройства и/или модуля распределения нагрузки, в качестве единого объекта. Например, аккумуляторный модуль может означать один аккумуляторный элемент или крупную сеть аккумуляторных источников питания, каждый из которых содержит множество элементов. Термин "аккумуляторный модуль" также может применяться к любому другому небесконечному источнику энергии или мощности, доступному для устройства, такому как конденсатор, суперконденсатор, топливный элемент или любой другой модуль накопления химической, тепловой или механической энергии.
[0016] Каждый раз, когда любое устройство извлекает мощность, только часть энергии, извлеченной фактически, становится "полезной" в том смысле, что она применяется непосредственно к питанию функциональных частей устройства (т.е. нагрузок). Значительная часть извлеченной мощности потеряна вследствие неэффективности в устройстве, независимо от того, вызвана она посредством физической передачи мощности, свойств материалов, используемых в устройстве, характеристик аккумуляторного источника питания или неэффективности в функциональном проектировании аппаратных средств и программного обеспечения устройства.
[0017] Два важных фактора при определении того, сколько мощности становится потерянной энергией в аккумуляторе, представляют собой внутреннее сопротивление аккумулятора и мощность нагрузки. Потерянная энергия, в общем, считается энергией, которая не достигает функциональных частей системы или устройства, в то время как полезная энергия является энергией из аккумулятора, который служит, намеченным образом, для того чтобы предоставлять мощность непосредственно в процессы, функции или аппаратные элементы устройства. Энергия, которая является "полезной" с точки зрения управления аккумулятором, по-прежнему может быть "потеряна" как результат другой неэффективности, внутренне присущей в функциональной области устройства, которой достигает полезная энергия (например, тепло, вырабатываемое в процессоре или дисплее), но такая энергия по-прежнему может считаться полезной энергией, поскольку он не "потеряна" до достижения намеченной функции в устройстве. С точки зрения повышения эффективности распределения нагрузки, в частности, энергия, которая теряется только после достижения других функциональных компонентов системы или устройства (например, энергия, которая теряется как результат неэффективности, внутренне присущей в различных аппаратных средствах устройства, или неэффективных программных алгоритмов, не связанных с распределением нагрузок) не должна, в общем, считаться "потерянной" с точки зрения модулей или алгоритма распределения нагрузки. Внутреннее сопротивление может зависеть от многих факторов, включающих в себя состояние заряда аккумулятора, химический состав активных материалов аккумулятора, срок службы аккумулятора, сколько циклов разряда аккумулятор выполняет, и температуру аккумулятора, в числе других. Состояние заряда (сколько заряда остается в аккумуляторе) близко коррелируется с внутренним сопротивлением аккумулятора в типичных используемых аккумуляторах, например, в современных мобильных устройствах.
[0018] Известно, что нагрузки с высоким уровнем мощности вызывают большую потерянную энергию в аккумуляторе, чем нагрузки с относительно меньшим уровнем мощности. Например, рассмотрим два различных состояния мобильного устройства: (1) просмотр видео и (2) режим ожидания. Потребление мощности для просмотра видео является высоким при необходимости питания дисплея и требующего значительных ресурсов процессора рендеринга видео. Напротив, режим ожидания использует только минимальную фоновую обработку и, в общем, не требует работоспособного состояния дисплея. Кроме того, не только требование по мощности является более высоким для просмотра видео, но и процентная доля энергии в аккумуляторе, которая теряется, также является более высокой по сравнению с режимом ожидания или любой другой активностью с более низким требованием по мощности, чем просмотр видео. Эти принципы и изобретения, описанные в данном документе, являются масштабируемыми и применяются к другим системам с гораздо более высокими или более низкими требованиями по мощности. Например, в электротранспортном или гибридном транспортном средстве, ускорение транспортного средства может считаться состоянием с относительно высоким уровнем мощности, тогда как работа на холостом ходу на светофоре может считаться состоянием с относительно низким уровнем мощности.
[0019] Потерянная энергия также зависит от внутреннего сопротивления (также называемого "внутренним сопротивлением по постоянному току" или "DCIR") аккумулятора. В общем, чем выше внутреннее сопротивление аккумулятора, тем больше энергии становится потерянной энергией в противоположность становлению полезной энергией, которая в итоге питает функциональные части устройства. В качестве упрощенного пояснения этого явления, рассмотрим аккумулятор в качестве эквивалентной схемы, состоящей из идеального источника питания с напряжением V и резистора с сопротивлением R, представляющим внутреннее сопротивление аккумулятора. В силу закона Ома, потерянная энергия в аккумуляторе равна квадрату тока, умноженного на внутреннее сопротивление, умноженное на длительность:
Следовательно, для данной мощности нагрузки, чем выше внутреннее сопротивление R, тем выше потерянная энергия.
[0020] В качестве практического вопроса, состояние заряда аккумулятора тесно связано с внутренним сопротивлением для аккумуляторов, типично используемых сегодня. Экспериментальные результаты показывают, что когда аккумулятор становится пустым, его внутреннее сопротивление становится большим. Следовательно, потерянная энергия также становится большей. Эти наблюдения приводят к такому обобщенному принципу, что низкое состояние заряда аккумулятора вызывает большую потерянную энергию (для идентичной нагрузки). Другими словами, чем более пустой аккумулятор, тем больше потерянной энергии, тогда как, чем более полный аккумулятор, тем меньше потерянной энергии.
[0021] В отличие от предыдущих подходов, технологии и устройства, поясненные в данном документе, разработаны с возможностью использовать преимущество неотъемлемых свойств аккумуляторов, чтобы распределять нагрузки между несколькими аккумуляторами в устройстве в ответ на тип нагрузки и различные характеристики самих аккумуляторов.
[0022] В различных вариантах осуществления, характеристики каждой нагрузки определяются на основе мощности, требуемой для того, чтобы обслуживать нагрузку, и информация определения характеристик нагрузок может предоставляться в модуль распределения нагрузки. Каждый из аккумуляторов в устройстве может контролироваться на предмет различных параметров в любой момент времени. Например, внутреннее сопротивление аккумулятора может измеряться и/или оцениваться. Аналогично, состояние заряда аккумулятора может измеряться и/или оцениваться. Другие параметры, такие как состав, температура и срок службы аккумулятора и/или число циклов разряда, которые выполняет аккумулятор, могут контролироваться и предоставляться в модуль распределения нагрузки.
[0023] В различных вариантах осуществления, модуль распределения нагрузки выбирает или "назначает" аккумулятор, чтобы обрабатывать отдельные нагрузки на основе определения характеристик нагрузок и контролируемых параметров аккумуляторов.
[0024] В некоторых вариантах осуществления, модуль распределения нагрузки распределяет нагрузки согласно "жадному" алгоритму. В некоторых вариантах осуществления с использованием жадного алгоритма, характеристики отдельной нагрузки определяются как с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности. Нагрузки с низким уровнем мощности затем могут назначаться аккумулятору с более высоким внутренним сопротивлением относительно других аккумуляторов в устройстве, а нагрузки с высоким уровнем мощности назначаются аккумулятору с более низким внутренним сопротивлением относительно других аккумуляторов в устройстве.
[0025] В некоторых вариантах осуществления, модуль распределения нагрузки распределяет нагрузки согласно пороговому алгоритму. В некоторых вариантах осуществления с использованием порогового алгоритма, пороговое значение T энергии может вычисляться или предварительно задаваться. В некоторых вариантах осуществления, пороговый алгоритм может назначать все или большинство нагрузок первому аккумулятору до тех пор, пока кумулятивная выходная энергия первого аккумулятора не превысит пороговое значение T. В некоторых вариантах осуществления, после того, как кумулятивная выходная энергия первого аккумулятора превышает пороговое значение T, все или большинство нагрузок с низким уровнем мощности могут назначаться аккумулятору с более высоким внутренним сопротивлением относительно других аккумуляторов в системе, и все или большинство нагрузок с высоким уровнем мощности могут назначаться аккумулятору с более низким внутренним сопротивлением относительно других аккумуляторов в системе.
[0026] В дополнительных вариантах осуществления, сохраненная информация или профили относительно аккумуляторов в системе могут предоставляться или быть доступными посредством модуля распределения нагрузки. В некоторых вариантах осуществления, оценочная рабочая нагрузка может вычисляться и предоставляться в модуль распределения нагрузки. В некоторых вариантах осуществления, модуль распределения нагрузки может использовать любую комбинацию контролируемых параметров аккумулятора, определения характеристик нагрузок, оценочной рабочей нагрузки, сохраненной информации или профилей аккумуляторов или другой информации, чтобы принимать решения по распределению нагрузок.
[0027] Различные варианты осуществления подробнее описываются со ссылкой на фиг. 1-6.
Иллюстративное окружение
[0028] Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей примерное окружение, в котором могут работать варианты осуществления распределения нагрузки в многоаккумуляторных устройствах. Фиг. 1 иллюстрирует примерную вычислительную систему, представленную посредством устройства 102, такого как бытовое электронное устройство (например, мобильный телефон, переносной компьютер, планшетный компьютер, устройство для чтения электронных книг или другое портативное вычислительное устройство), которое содержит несколько аккумуляторов 104 и которое выполнено с возможностью адаптивно управлять тем, какой из нескольких аккумуляторов 104 обрабатывает конкретную нагрузку устройства, на основе одного или более различных факторов. Нагрузка может представлять собой любую функцию системы или устройства 102, которая требует мощности для выполнения. Например, работа процессора или дисплея, процессы операционной системы или приложений или любое пользовательское приложение являются примерами нагрузок.
[0029] Модуль 120 распределения нагрузки принимает решения (которые могут называться "решениями по распределению") в отношении того, какой аккумулятор или аккумуляторы 104 должен обрабатывать какие конкретные нагрузки. Примеры рассматриваемых факторов для того, чтобы принимать решения по распределению, включают в себя, но не только: контролируемые параметры аккумуляторов 104 (например, состояние заряда, температуру, срок службы, число циклов разряда и т.д.), сохраненную информацию относительно аккумуляторов 104, тип нагрузки(ок), которая должна распределяться, и известную или прогнозную будущую рабочую нагрузку.
4
[0030] В различных примерах, все аккумуляторы 104 могут иметь идентичный тип: каждый аккумуляторный элемент может использовать идентичную технологию изготовления аккумуляторов, и может использоваться любая подходящая технология изготовления аккумуляторов. Примеры технологий изготовления аккумуляторов включают в себя, но не только: литий-ионные, литий-полимерные и литий-железо-фосфатные (LiFeP0) химические составы, суперконденсаторы (также известные как ультраконденсаторы) и топливные элементы. В других примерах, множество аккумуляторов 104 в вычислительном устройстве 102 может содержать аккумуляторные элементы различных типов. В некоторых примерах, аккумуляторы 104 могут иметь существенно отличающиеся характеристики, включающие в себя, например, различные емкости и различные начальные и максимальные внутренние сопротивления.
[0031] Вычислительное устройство 102 также содержит один или более процессоров 106, которые могут представлять собой микропроцессоры, контроллеры или любой другой подходящий тип устройства для обработки исполняемых компьютером инструкций, чтобы управлять работой устройства. В некоторых реализациях, например, в которых используется архитектура внутрикристальной системы, процессоры 106 могут включать в себя один или более фиксированных функциональных блоков (также называемых "акселераторами"), которые реализуют часть способа работы в аппаратных средствах (а не в программном обеспечении или в микропрограммном обеспечении).
[0032] Исполняемые компьютером инструкции могут предоставляться с использованием любых считываемых компьютером носителей, которые являются доступными посредством компьютерного устройства 102. Считываемые компьютером носители могут включать в себя, например, компьютерные носители данных, к примеру, запоминающее устройство 112, и среды связи. Компьютерный носитель данных, такой как запоминающее устройство 112, включает в себя энергозависимые и энергонезависимые, съемные и стационарные носители, реализованные любым способом или технологией для хранения информации, такой как считываемые компьютером инструкции, структуры данных, программные модули или другие данные. Компьютерные носители данных включают в себя, но не только, RAM, ROM, EPROM, EEPROM, флэш-память или другую технологию запоминающих устройств, CD-ROM, универсальные цифровые диски (DVD) или другое оптическое устройство хранения данных, магнитные кассеты, магнитную ленту, устройство хранения данных на магнитных дисках или другие магнитные устройства хранения данных либо любой другой непереносимый носитель, который может использоваться для того, чтобы сохранять информацию для доступа посредством вычислительного устройства. Напротив, среды связи могут осуществлять считываемые компьютером инструкции, структуры данных, программные модули или другие данные в модулированном сигнале данных, таком как несущая или другой механизм транспортировки. Как задано в данном документе, компьютерные носители данных не включают в себя среды связи. Следовательно, компьютерный носитель данных не должен интерпретироваться в качестве распространяемого сигнала по сути. Распространяемые сигналы могут присутствовать в компьютерных носителях данных, но распространяемые сигналы по сути не являются примерами компьютерных носителей данных. Хотя компьютерные носители данных (запоминающее устройство 112) показаны в вычислительном устройстве 102, следует учитывать, что устройство хранения данных может быть распределенным или располагаться удаленно и быть доступными через сетевой интерфейс 110 или другое средство связи.
[0033] Системное программное обеспечение, включающее в себя операционную систему 122 или любое другое подходящее платформенное программное обеспечение, может предоставляться в вычислительном устройстве 102 в запоминающем устройстве 112, чтобы обеспечивать работу устройства, в том числе и работу других программно-реализуемых функций. Например, в некоторых вариантах осуществления, может предоставляться модуль 114 управления питанием, который концептуально может содержать любую комбинацию модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов и модуля 118 оценки рабочей нагрузки. Модуль 116 контроля аккумуляторов может помогать в принятии решений модуля 120 распределения нагрузки посредством предоставления информации относительно аккумуляторов 104 в модуль 120 распределения нагрузки. Хотя принципы модуля 114 управления питанием, модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов и модуля 118 оценки рабочей нагрузки предоставляются для простоты и ясности описания, специалисты в данной области техники должны понимать, что они фундаментально представляют собой абстракции, и что функции, приписанные в этом подробном описании таким модулям, могут выполняться в любой комбинации одного или более фрагментов программного кода на любом языке либо в одном или более аппаратных модулей, например, в микроконтроллере, специализированной интегральной схеме (ASIC) или программируемой пользователем вентильной матрице (FPGA).
[0034] Запоминающее устройство 112 также может предоставлять хранилище 124 данных, которое, например, может использоваться для того, чтобы сохранять данные, обработанные, например, посредством операционной системы 122, модуля 114 управления питанием, модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов и/или модуля 118 оценки рабочей нагрузки. В некоторых вариантах осуществления, хранилище 124 данных включает в себя жесткий диск, "флэш"-накопитель или любую комбинацию реальных или виртуальных и постоянных или временных средств хранения. Например, хранилище 124 данных может включать в себя средство хранения данных, такое как база данных, "склад" данных или другой тип структурированного или неструктурированного средства хранения данных. В некоторых вариантах осуществления, хранилище 124 данных включает в себя реляционную базу данных с одной или более таблиц, индексов, хранимых процедур и т.д., с тем чтобы обеспечивать доступ к данным. Хранилище 124 данных может сохранять данные для операций процессов, приложений, компонентов и/или модулей, сохраненных в запоминающем устройстве 112 и/или выполняемых посредством процессора(ов) 106.
[0035] Устройство(а) 102 дополнительно может включать в себя один или более интерфейсов 108 ввода-вывода, чтобы обеспечивать возможность устройству 102 обмениваться данными с устройствами ввода-вывода, такими как устройства пользовательского ввода, включающие в себя периферийные устройства ввода (например, клавиатуру, мышь, перо, игровой контроллер, устройство речевого ввода, устройство сенсорного ввода, устройство ввода с помощью жестов и т.п.), и/или устройства вывода, включающие в себя периферийные устройства вывода (например, дисплей, принтер, аудиодинамики, тактильный вывод и т.п.).
[0036] Устройство 102 также может включать в себя один или более сетевых интерфейсов 110, чтобы обеспечивать связь между вычислительным устройством 102 и другими сетевыми устройствами, такими как другое устройство(а) 102, по внешней сети, такой как беспроводная сеть. Такие сетевые интерфейсы 110 могут включать в себя один или более сетевых интерфейсных контроллеров (NIC) или других типов приемо-передающих устройств с тем, чтобы отправлять и принимать связь по сети.
[0037] Ниже приводится дополнительное описание элементов, показанных на фиг. 1.
Иллюстративные функциональные взаимосвязи
[0038] Фиг. 2 является блок-схемой системы, иллюстрирующей примерный модуль управления питанием с использованием модулей контроля аккумуляторов и оценки рабочей нагрузки, оба из которых предоставляют информацию в модуль распределения нагрузки, согласно некоторым вариантам осуществления.
[0039] В некоторых вариантах осуществления, модуль 114 управления питанием может предоставляться, который концептуально может содержать любую комбинацию модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов и модуля 118 оценки рабочей нагрузки. Модуль 120 распределения нагрузки принимает решения (которые могут называться "решениями по распределению") в отношении того, какой аккумулятор или аккумуляторы 104 должен обрабатывать какие конкретные нагрузки. Примеры рассматриваемых факторов для того, чтобы принимать решения по распределению, включают в себя, но не только: контролируемые параметры аккумуляторов 104, сохраненную информацию относительно аккумуляторов 104, тип нагрузки(ок), которая должна распределяться, и известную или прогнозную будущую рабочую нагрузку.
Модуль 116 контроля аккумуляторов и модуль 118 оценки рабочей нагрузки могут помогать в принятии решений модуля 120 распределения нагрузки посредством предоставления информации относительно аккумуляторов 104 в модуль 120 распределения нагрузки.
[0040] Информация, предоставляемая посредством модуля 116 контроля аккумуляторов в модуль 120 распределения нагрузки, может содержать информацию 202 относительно текущих состояний параметров, связанных с аккумуляторами 104 устройства 102. В некоторых вариантах осуществления, примерная информация 202 состояния может включать в себя внутренние сопротивления, состояния заряда, срок службы, число выполняемых циклов разряда, показатели энергии, остающейся внутри и израсходованной, и температуру. В некоторых вариантах осуществления, модуль 116 контроля аккумуляторов также может предоставлять предварительно сохраненную характеристическую информацию 204 относительно аккумуляторов 104 в модуль 120 распределения нагрузки. Например, профили разряда могут предоставляться для аккумуляторов 104, показывающие внутреннее сопротивление в качестве функции состояния заряда, или наоборот. Может предоставляться любое число других типов профиля, включающих в себя, например, сопротивление аккумулятора в качестве функции выходной энергии, состояние заряда в качестве функции выходной энергии и модификации означенного на основе температуры, срока службы, числа циклов разряда и других параметров. Другие примеры сохраненной информации относительно аккумуляторов 104, которые могут предоставляться, представляют собой начальные сопротивления (например, внутреннее сопротивление при полном заряде) и максимальные сопротивления (например, внутреннее сопротивление при полном разряде). В некоторых вариантах осуществления, сохраненная информация 204 определения характеристик может дополняться или модифицироваться в ответ осуществление доступа к информации и/или формирование данных в результате функционирования модуля 120 распределения нагрузки или модуля 114 управления питанием.
[0041] Информация, предоставляемая посредством модуля 118 оценки рабочей нагрузки в модуль 120 распределения нагрузки, в некоторых вариантах осуществления, может включать в себя определение 208 характеристик типов силовых нагрузок, необходимых для работы устройства 102. В различных вариантах осуществления, нагрузка может соответствовать любой комбинации, например, функций процессора, пользовательской активности, пользовательских приложений, процессов операционной системы или ядра, процессов и устройств ввода-вывода и процессов и устройств для запоминающего устройства. Например, некоторые варианты осуществления могут использовать схему определения характеристик нагрузок, в силу которой характеристики нагрузок определяются, например, посредством общей величины мощности, требуемой для того, чтобы выполнять нагрузку, либо посредством величины мощности, которую требует нагрузка, в течение периода времени. В таком примерном варианте осуществления, характеристики активности, содержащей обработку потокового видео и питание устройства ввода-вывода с тем, чтобы отображать потоковое видео пользователю, могут определяться как нагрузка с высоким уровнем мощности в некоторых вариантах осуществления. Аналогично, характеристики фонового функционального процесса, который выполняется в ходе режима ожидания устройства 102, могут определяться как нагрузка с низким уровнем мощности в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, другие схемы определения характеристик нагрузок могут быть основаны на других критериях, например: является нагрузка аппаратной или программной, какой компонент устройства 102 запрашивает и/или обрабатывает нагрузку, являются результаты процесса очевидными для пользователя устройства 102 или нет, и другие критерии.
[0042] Примерная схема определения характеристик типов нагрузок согласно некоторым вариантам осуществления может использовать любое число возможных определений характеристик типов. Например, схема рейтинговой оценки типов нагрузок, которая определяет характеристики нагрузок на основе мощности, требуемой в течение периода времени, может выполнять рейтинговую оценку всех нагрузок как нагрузок с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности. Альтернативно, другие варианты осуществления такой схемы могут включать в себя десять (или любое другое число) уровней рейтинговых оценок типов нагрузок на основе требований по мощности нагрузки в течение периода времени.
[0043] Информация, предоставляемая в модуль 120 распределения нагрузки согласно некоторым вариантам осуществления, также может включать в себя оценочную рабочую нагрузку 208. В некоторых вариантах осуществления, будущая рабочая нагрузка может оцениваться посредством модуля 118 оценки рабочей нагрузки и предоставляться для или быть доступной посредством модуля 120 распределения нагрузки. В примерных вариантах осуществления, будущая рабочая нагрузка может вычисляться, например, в течение определенного периода времени до тех пор, пока устройство 102 более не имеет нагрузки, требующие передачи мощности из аккумуляторов 104 (например, поскольку питание устройства выключено, или оно подключено к зарядному устройству), в течение периода до тех пор, пока энергия в каждом аккумуляторе 104 не будет исчерпана, или в течение конкретного дискретного периода времени, в числе других периодов.
[0044] В некоторых вариантах осуществления, примерная рабочая нагрузка системы или устройства 102 в одном цикле разряда может представлять собой маршрут потребления "полезной" мощности во времени в этом цикле. Например, в любое время t, потребление P(t) полезной мощности может измеряться посредством контроля напряжения на клеммах аккумулятора 104 и постоянного тока из этого аккумулятора. Примерная система может дискретно квантовать рабочую нагрузку как в размерности мощности, так и во временных размерностях. В размерности мощности, примерные системы могут использовать, например, технологии кластеризации или предварительно определенные пороговые значения, чтобы квантовать рабочую нагрузку на два уровня мощности, с высоким уровнем мощности и с низким уровнем мощности, которые примерно соответствуют активному состоянию и состоянию ожидания устройства, соответственно. Во временной размерности, примерные системы могут сегментировать рабочую нагрузку на последовательность дискретных "нагрузок" и принимать решения по распределению только на границе нагрузок. Иными словами, например, нагрузка может назначаться конкретному аккумулятору, и этот аккумулятор должен обрабатывать нагрузку до тех пор, пока нагрузка не будет закончена, или энергия в аккумуляторе не закончится. В некоторых вариантах осуществления, в которых решения по распределению принимаются только на границе нагрузок, модуль 120 распределения нагрузки может принимать решение по распределению только тогда, когда новая нагрузка представляется для распределения, или когда ранее распределенная нагрузка представлена для распределения вследствие становления невозможным ее окончания для первоначально назначенной нагрузки (например, первоначально назначенный аккумулятор становится полностью разряженным).
[0045] В некоторых вариантах осуществления, сегментация нагрузки не является равномерной во времени, но является равномерной в (полезном) энергопотреблении. Как результат, в таких вариантах осуществления, длительность для нагрузки с низким уровнем мощности должна превышать длительность для того, чтобы выполнять нагрузку с высоким уровнем мощности, поскольку нагрузка с высоким уровнем мощности расходует предписанное количество энергии быстрее, чем нагрузка с низким уровнем мощности. Как результат, такие примерные варианты осуществления, в общем, могут требовать менее частого переключения аккумуляторов, когда устройство находится в режиме ожидания или в другом режиме с низким уровнем мощности. Данная схема может помогать обеспечивать то, что затраты энергии при распределении нагрузок всегда ограничиваются небольшой частью полного энергопотребления.
[0046] В некоторых вариантах осуществления, уровни мощности нагрузок могут квантоваться посредством порогового значения P* мощности, и энергетические уровни нагрузок могут квантоваться посредством порогового значения E*. В некоторых вариантах осуществления, в начальной границе нагрузки (например, когда нагрузка требует мощности и представляется в модуль 120 распределения нагрузки для назначения аккумулятора), модуль 118 оценки рабочей нагрузки может прогнозировать оценочное среднее потребление мощности нагрузки за длительность до того, как потребляется величина E* мДж полезной энергии. В такой примерной системе, если среднее потребление мощности предположительно выше P*, то нагрузка, характеристики которой в настоящее время определяются (например, имеющаяся нагрузка), представляет собой нагрузку с высоким уровнем мощности. В противном случае, нагрузка, характеристики которой в настоящее время определяются, представляет собой нагрузку с низким уровнем мощности. Модуль 120 распределения нагрузки затем может использовать информацию относительно определения характеристик, чтобы назначать (посредством любого из процессов, описанных подробно в данном документе) конкретный аккумулятор 104 для того, чтобы обрабатывать имеющуюся нагрузку. В некоторых вариантах осуществления, в которых предусмотрено более двух уровней, этот процесс должен повторяться на каждой границе нагрузки.
Иллюстративные процессы
[0047] Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа для примерного жадного алгоритма распределения для распределения силовых нагрузок, согласно некоторым вариантам осуществления. В различных вариантах осуществления, процессы по фиг. 3 могут выполняться фактически посредством модуля 120 распределения нагрузки или посредством любой комбинации модуля 114 управления питанием, модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов, модуля 118 оценки рабочей нагрузки и других материальных либо абстрактных программных или аппаратных модулей или устройств.
[0048] "Жадный" алгоритм распределения, пример которого представлен посредством блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 3, может применяться в некоторых вариантах осуществления к системе распределения нагрузки частного случая с использованием двоичного способа определения характеристик нагрузок (например, характеристики нагрузок могут определяться только как с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности) и двух идентичных аккумуляторных модулей.
[0049] Согласно различным вариантам осуществления, которые используют алгоритм по фиг. 3 или аналогичный алгоритм, аккумуляторы 104 содержат два идентичных аккумуляторных модуля, аккумулятор 1 и аккумулятор 2. Например, идентичные аккумуляторные модули являются практически идентичными по конструкции и всем релевантным функциональным параметрам, таким как емкость, физическая конструкция и материалы, химический состав активных катодных материалов, форм-фактор, характеристики контроля и связи и способ(ы) связи и электрической связи с устройством 102.
[0050] Согласно различным вариантам осуществления, которые используют алгоритм, идентичный или аналогичный алгоритму, представленному посредством фиг. 3, модуль 120 распределения нагрузки и/или модуль 118 оценки рабочей нагрузки могут определять характеристики каждой нагрузки двоичным способом, что означает то, что возможны только два различных вида определения характеристик. Например, в некоторых вариантах осуществления, характеристики нагрузок могут определяться как с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности. В других вариантах осуществления, характеристики нагрузок могут определяться как активные или фоновые процессы, как очевидно или не очевидно для пользователя; как связанные с программным обеспечением или аппаратными средствами либо любое другое возможное двоичное различие.
[0051] В некоторых вариантах осуществления, жадный алгоритм распределения нагрузки может всегда распределять первую нагрузку (либо альтернативно, первую нагрузку с высоким уровнем мощности или с низким уровнем мощности), которая должна питаться посредством аккумулятора 1. Для всех последующих нагрузок в некоторых вариантах осуществления, каждая нагрузка с высоким уровнем мощности может распределяться для питания посредством аккумулятора, в настоящее время имеющего наименьшее внутреннее сопротивление, в то время как каждая нагрузка с низким уровнем мощности может распределяться для питания посредством аккумулятора, в настоящее время имеющего наибольшее внутреннее сопротивление. В некоторых вариантах осуществления, когда все нагрузки, требующие питания аккумулятора, обработаны (или, например, энергия во всех аккумуляторах исчерпана), система распределения завершает работу.
[0052] В примерных вариантах осуществления, каждая нагрузка, требующая мощность из аккумулятора, может представляться отдельно в модуль 120 распределения нагрузки. На этапе 302, модуль 120 распределения нагрузки и/или модуль 118 оценки рабочей нагрузки определяют то, представляет собой имеющаяся нагрузка или нет первую нагрузку. В примерных вариантах осуществления, если имеющаяся нагрузка представляет собой первую нагрузку, то имеющаяся нагрузка всегда должна распределяться в аккумулятор 1 (этап 304). В других примерных системах, первая нагрузка может всегда распределяться в аккумулятор 2, или первая нагрузка может распределяться случайно в аккумулятор.
[0053] В некоторых вариантах осуществления, если ответ при определении на этапе 302 является отрицательным (например, имеющаяся нагрузка не представляет собой первую нагрузку), на этапе 306 выполняется определение в отношении того, имеет имеющаяся нагрузка высокий уровень мощности или низкий уровень мощности. В некоторых вариантах осуществления, определение этапа 306 может выполняться, например, посредством модуля 118 оценки рабочей нагрузки, модуля 120 распределения нагрузки или комбинации вышеозначенного.
[0054] В некоторых вариантах осуществления, если характеристики имеющейся нагрузки определяются на этапе 306 как нагрузка с высоким уровнем мощности, то имеющаяся нагрузка распределяется на этапе 308 для обслуживания посредством аккумулятора (аккумулятора 1 или аккумулятора 2 в случае двух идентичных аккумуляторных модулей), в настоящее время имеющего более низкое или наименьшее внутреннее сопротивление относительно другого аккумулятора или аккумуляторов в системе. В других примерных вариантах осуществления, выбор аккумулятора может быть основан полностью или частично на параметрах, отличных от внутреннего сопротивления, например, относительном состоянии заряда аккумуляторов.
[0055] В некоторых вариантах осуществления, если характеристики имеющейся нагрузки определяются на этапе 306 как нагрузка с низким уровнем мощности, то имеющаяся нагрузка распределяется на этапе 310 для обслуживания посредством аккумулятора, в настоящее время имеющего более высокое или наибольшее внутреннее сопротивление относительно другого аккумулятора или аккумуляторов в системе.
[0056] В некоторых вариантах осуществления, после того, как нагрузка распределяется в конкретный аккумулятор (например, на этапах 304, 308 или 310), на этапе 312 выполняется определение в отношении того, имеются или нет еще нагрузки для распределения. В некоторых вариантах осуществления, определение на этапе 312 в отношении того, должны или нет распределяться еще нагрузки, может быть основано на предварительно заданной или иным образом известной рабочей нагрузке. В других вариантах осуществления, определение на этапе 312 в отношении того, должны или нет распределяться еще нагрузки, может быть основано полностью или частично на оценочной будущей рабочей нагрузке, которая может формироваться посредством модуля 118 оценки рабочей нагрузки, модуля 120 распределения нагрузки или комбинации вышеозначенного. В некоторых вариантах осуществления, если ответ при определении на этапе 312 является отрицательным (например, больше нет нагрузок, фактически поставленных в очередь или ожидаемых), алгоритм распределения завершается.
[0057] В некоторых вариантах осуществления, если ответ при определении на этапе 312 является положительным (например, еще нагрузки фактически поставлены в очередь или ожидаются), модуль 120 распределения нагрузки ожидает на этапе 314 представления следующей нагрузки для распределения. В некоторых вариантах осуществления, после представления следующей нагрузки для распределения, алгоритм по фиг. 3 возвращается к этапу 302, как описано в данном документе. В некоторых вариантах осуществления, ожидание на этапе 314 может быть ограничено, например, с автоматическим завершением алгоритма распределения, если нагрузка не представляется для распределения в пределах заданного периода времени, или, например, если энергия в одном или более аккумуляторных модулей становится почти или полностью исчерпанной.
[0058] Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа для примерного порогового алгоритма распределения для распределения силовых нагрузок, согласно некоторым вариантам осуществления. В различных вариантах осуществления, процессы по фиг. 4 могут выполняться фактически посредством модуля 120 распределения нагрузки или посредством любой комбинации модуля 114 управления питанием, модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов, модуля 118 оценки рабочей нагрузки и других материальных либо абстрактных программных или аппаратных модулей или устройств.
[0059] "Пороговый" алгоритм распределения, пример которого представлен посредством блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 4, может применяться в некоторых вариантах осуществления к системе распределения нагрузки частного случая с использованием двоичного способа определения характеристик нагрузок (например, характеристики нагрузок могут определяться только как с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности) и двух идентичных аккумуляторных модулей.
[0060] Согласно различным вариантам осуществления, которые используют алгоритм по фиг. 4 или аналогичный алгоритм, аккумуляторы 104 содержат два идентичных аккумуляторных модуля, аккумулятор 1 и аккумулятор 2. Например, идентичные аккумуляторные модули являются практически идентичными по конструкции и всем релевантным функциональным параметрам, таким как емкость, физическая конструкция и материалы, химический состав активных катодных материалов, форм-фактор, характеристики контроля и связи и способ(ы) связи и электрической связи с устройством 102.
[0061] Согласно различным вариантам осуществления, которые могут использовать алгоритм, идентичный или аналогичный алгоритму, представленному посредством фиг. 3 или фиг. 4, модуль 120 распределения нагрузки и/или модуль 118 оценки рабочей нагрузки могут определять характеристики каждой нагрузки двоичным способом, что означает то, что возможны только два различных вида определения характеристик. Например, в некоторых вариантах осуществления, характеристики нагрузок могут определяться как с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности. В других вариантах осуществления, характеристики нагрузок могут определяться как активные или фоновые процессы, как очевидно или не очевидно для пользователя; как связанные с программным обеспечением или аппаратными средствами либо любое другое возможное двоичное различие, которое может быть предположено специалистами в данной области техники.
[0062] Концепция порогового алгоритма, как проиллюстрировано на фиг. 4 и описано в данном документе, возникает частично из распознавания того что жадный алгоритм, аналогичный или идентичный алгоритму, проиллюстрированному на фиг. 3 и описанному в данном документе, может предлагать большее повышение эффективности, когда применяется система, имеющая относительно больший дисбаланс внутреннего сопротивления между аккумуляторами (например, один аккумулятор в двухаккумуляторной системе имеет значительно более высокое внутреннее сопротивление, чем другой аккумулятор) по сравнению с системой, имеющей относительно более низкий дисбаланс внутреннего сопротивления между аккумуляторами. Общий принцип порогового алгоритма заключается в том, чтобы сначала создавать дисбаланс внутреннего сопротивления в системе или устройстве до применения жадной логики распределения.

[0063] Чтобы количественно оценивать функциональное улучшение примерного порогового алгоритма, аналогичного алгоритму, проиллюстрированному на фиг. 4 и описанному в данном документе, по сравнению с простым алгоритмом последовательности (в котором все нагрузки назначаются аккумулятору 1 до тех пор, пока этот аккумулятор не будет исчерпан, и после этого все нагрузки назначаются аккумулятору 2), моделирование выполнено с параметрами аккумуляторов и системными параметрами, настроенными согласно показателям реального мира, наблюдаемым в системах устройств Windows Phoneи Surface™ (RT и Pro). Моделирование допускает точно два идентичных аккумулятора и двоичную схему определения характеристик нагрузок, в которой характеристики нагрузки определены как с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности, что примерно соответствует режиму ожидания и активным функциям устройств моделирования, соответственно.
[0064] Результаты моделирования указывают экономию вплоть до 44,1% потерянной энергии и на 22,6% большее время работы от аккумулятора с использованием порогового алгоритма по сравнению с простым алгоритмом последовательности. Эти моделированные числа соответствуют моделированию нагрузок в телефоне, имеющем напряжение аккумулятора в 3,7 Вольт и ток в 2 ампера. В моделированном телефоне, имеющем напряжение аккумулятора в 3,7 Вольт и ток в 1 ампер, сэкономлены 30% потерянной энергии, и наблюдается на 8,4% большее время работы от аккумулятора. В моделированном Surface™, имеющем напряжение аккумулятора в 7,4 Вольт и ток в 3 ампера, сэкономлены 30,1% потерянной энергии, и наблюдается на 13,8% большее время работы от аккумулятора.
1
2
1
2
1
[0065] В некоторых примерных вариантах осуществления, распределение нагрузок начинается, и E и E могут представлять кумулятивную выходную энергию аккумулятора 1 и аккумулятора 2, соответственно. В таких примерных вариантах осуществления, первоначально оба аккумулятора могут быть практически полностью заряжены, что означает то, что E=0 и E=0. Пороговое значение T задается, чтобы представлять точку, в которой получается требуемый дисбаланс внутреннего сопротивления. В некоторых вариантах осуществления, согласно алгоритму по фиг 4 или аналогичному алгоритму, можно считать, что пороговый алгоритм распределения нагрузки работает в двух "фазах". В первой фазе, алгоритм пытается создавать достаточно несбалансированное внутреннее сопротивление (или в других реализациях, несбалансированное состояние заряда) между двумя аккумуляторами посредством распределения всех нагрузок в аккумулятор 1. Фаза 1 завершается, когда E>T. В фазе 2, нагрузки с низким уровнем мощности распределяются в аккумулятор 1, в то время как нагрузки с высоким уровнем мощности распределяются в аккумулятор 2. В некоторых вариантах осуществления, когда все нагрузки, требующие питания аккумулятора, обработаны (или, например, энергия во всех аккумуляторах исчерпана), система распределения завершает работу. В различных вариантах осуществления, процессы, описанные относительно алгоритма по фиг. 4, могут выполняться фактически посредством модуля 120 распределения нагрузки или посредством любой комбинации модуля 114 управления питанием, модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов, модуля 118 оценки рабочей нагрузки и других материальных либо абстрактных программных или аппаратных модулей или устройств.
[0066] В примерных вариантах осуществления, нагрузка или нагрузки представляются для распределения, пороговое значение T предоставляется, и каждая нагрузка, требующая мощность из аккумулятора, может представляться в модуль 120 распределения нагрузки. На этапе 402, модуль 120 распределения нагрузки и/или модуль 116 контроля аккумуляторов определяют то, является или нет аккумулятор 1 пустым либо практически или полностью разряженным. Если ответ при определении на этапе 402 является положительным (например, аккумулятор 1 является фактически пустым), то на этапе 404 выполняется определение в отношении того, является или нет аккумулятор 2 также пустым либо практически или полностью разряженным. Если ответ при определении на этапе 404 является положительным (например, аккумулятор 2 является пустым), то распределение нагрузок завершается, поскольку отсутствуют доступные аккумуляторы для того, чтобы предоставлять мощность в нагрузки. Если ответ при определении на этапе 404 является отрицательным (например, аккумулятор 2 не является пустым), то имеющаяся нагрузка распределяется в аккумулятор 2 на этапе 412, поскольку аккумулятор 2 представляет собой единственный аккумулятор, доступный в данный момент для того, чтобы питать имеющуюся нагрузку.
1
1
[0067] В некоторых вариантах осуществления, если ответ при определении на этапе 402 является отрицательным (например, аккумулятор 1 не является пустым), на этапе 406 выполняется определение в отношении того, E≤T. Если ответ на этапе 406 определения является положительным (например, E≤T), то имеющаяся нагрузка распределяется в аккумулятор 1.
1
[0068] В некоторых вариантах осуществления, если ответ при определении на этапе 406 определения является отрицательным (например, E>T), на этапе 408 выполняется определение в отношении того, имеет имеющаяся нагрузка высокий уровень мощности или низкий уровень мощности. В некоторых вариантах осуществления, определение этапа 406 может выполняться, например, посредством модуля 118 оценки рабочей нагрузки, модуля 120 распределения нагрузки или комбинации вышеозначенного.
[0069] В некоторых вариантах осуществления, если характеристики имеющейся нагрузки определяются на этапе 406 как нагрузка с высоким уровнем мощности, то имеющаяся нагрузка распределяется на этапе 412 в аккумулятор 2. Если характеристики имеющейся нагрузки определяются на этапе 406 как нагрузка с высоким уровнем мощности, то имеющаяся нагрузка распределяется на этапе 410 в аккумулятор 1. В других примерных вариантах осуществления, выбор аккумулятора может быть основан полностью или частично на параметрах, отличных от внутреннего сопротивления, например, относительном состоянии заряда аккумуляторов.
[0070] В некоторых вариантах осуществления, после того, как нагрузка распределяется в конкретный аккумулятор (например, на этапах 410 или 412), на этапе 414 выполняется определение в отношении того, имеются или нет еще нагрузки для распределения. В некоторых вариантах осуществления, определение на этапе 414 в отношении того, должны или нет распределяться еще нагрузки, может быть основано на предварительно заданной или иным образом известной рабочей нагрузке. В других вариантах осуществления, определение на этапе 414 в отношении того, должны или нет распределяться еще нагрузки, может быть основано полностью или частично на оценочной будущей рабочей нагрузке, которая может формироваться посредством модуля 118 оценки рабочей нагрузки, модуля 120 распределения нагрузки или комбинации вышеозначенного. В некоторых вариантах осуществления, если ответ при определении на этапе 414 является отрицательным (например, больше нет нагрузок, фактически поставленных в очередь или ожидаемых), распределение завершается.
[0071] В некоторых вариантах осуществления, если ответ при определении на этапе 414 является положительным (например, еще нагрузки фактически поставлены в очередь или ожидаются), модуль 120 распределения нагрузки ожидает на этапе 416 представления следующей нагрузки для распределения. В некоторых вариантах осуществления, после представления следующей нагрузки для распределения, алгоритм по фиг. 4 возвращается к этапу 402, как описано в данном документе. В некоторых вариантах осуществления, ожидание на этапе 416 может быть ограничено, например, с автоматическим завершением распределения, если нагрузка не представляется для распределения в пределах заданного периода времени, или, например, если энергия в одном или более аккумуляторных модулей становится почти или полностью исчерпанной.
[0072] Специалисты в данной области техники должны отметить и признавать, что алгоритм, показанный на фиг. 4 и описанный в данном документе, может регулироваться, чтобы удовлетворять конкретному проектному решению и ограничениям множества систем, которые могут отличаться от точных описаний в данном документе. Например, в фазе 1, вместо распределения всех нагрузок в аккумулятор 1, также можно распределять достаточно большой дисбаланс между двумя аккумуляторами посредством распределения большинства нагрузок в аккумулятор 1. Аналогично, в фазе 2, также можно достигать жадного поведения посредством распределения большинства нагрузок с низким уровнем мощности в аккумулятор 1 и большинства нагрузок с высоким уровнем мощности в аккумулятор 2.
2<
1
[0073] В некоторых вариантах осуществления, модуль 120 распределения нагрузки может вычислять оптимальное пороговое значение T на основе оценки процентной доли от нагрузок с низким уровнем мощности, которые предположительно должны возникать в определенном временном окне в ближайшем будущем. В частности, модуль 120 распределения нагрузки может определять оптимальное пороговое значение T в среде выполнения. Когда пороговый алгоритм находится в фазе 1, модуль 120 распределения нагрузки может выполнять проверку, для каждой нагрузки, представленной для распределения, чтобы определять то, удовлетворяется или нет условие изменения фазы. В некоторых вариантах осуществления, если условие изменения фазы удовлетворяется, алгоритм автоматически переходит к фазе 2. В некоторых вариантах осуществления, проверка изменения фазы включает в себя моделирование жадного алгоритма, аналогичного алгоритму, описанному на фиг. 3. В жадном алгоритме, два события могут иметь место: событие 1, когда энергия в аккумуляторе 1 исчерпывается посредством нагрузок с низким уровнем мощности; или событие 2, когда состояние заряда аккумулятора 2 становится ниже E* (EE*, где E* задается равным E*=E в начале моделирования). Условие изменения фазы удовлетворяется, если событие 1 возникает перед событием 2 во время моделирования.
[0074] В дополнительных вариантах осуществления, результаты моделирования, чтобы проверять условие изменения фазы, могут быть многократно использованы, когда алгоритм распределяет последовательные нагрузки. Другими словами, для данной нагрузки в последовательности рабочей нагрузки, алгоритм не должен обязательно моделировать с нуля. Вместо этого, алгоритм может начинать моделирование с состояния и с использованием параметров от момента, когда моделирование завершено для предыдущей нагрузки. Это свойство приводит к тому, что пороговый алгоритм некоторых вариантов осуществления по существу становится потоковым алгоритмом, который имеет линейную временную сложность и постоянную пространственную сложность и может быть достаточно простым для реализации в аппаратных схемах. Кроме того, при моделировании, то, какое из события 1 и события 2 должно происходить первым, значительно зависит от процентной доли нагрузок с низким уровнем мощности для будущей рабочей нагрузки. В системах, в которых емкость аккумуляторов является достаточно большой, целесообразно предполагать, что эта процентная доля имеет тенденцию быть практически стабильной и может быть статистически оценена точно, например, посредством модуля 118 оценки рабочей нагрузки.
[0075] Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей примерный гибридный процесс распределения нагрузки, имеющий три режима распределения, согласно некоторым вариантам осуществления. В различных вариантах осуществления, процессы по фиг. 5 могут выполняться фактически посредством модуля 120 распределения нагрузки или посредством любой комбинации модуля 114 управления питанием, модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов, модуля 118 оценки рабочей нагрузки и других материальных либо абстрактных программных или аппаратных модулей или устройств. Следует отметить, и специалисты в данной области техники должны понимать, что многие или все этапы, представленные на фиг. 5, упорядочиваются способом, предназначенным для того, чтобы более ясно описывать принципы, раскрытые в данном документе, но что относительная позиция любых двух этапов по фиг. 5 не обязательно указывает то, что один из этапов должен выполняться во времени перед другим.
[0076] Примерный гибридный процесс распределения нагрузки, имеющий три режима распределения, представленные посредством блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 5 и описанный в данном документе, может применяться в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения. В отличие от вариантов осуществления, представленных на фиг. 3 и 4, примерный гибридный процесс распределения нагрузки не предполагает систему или устройство, питаемое посредством двух идентичных аккумуляторных модулей. Наоборот, может обрабатываться любое число аккумуляторных модулей, имеющих варьирующиеся характеристики.
[0077] В некоторых вариантах осуществления, на этапе 502, модуль 120 распределения нагрузки принимает запрос на то, чтобы распределять имеющуюся нагрузку. В некоторых вариантах осуществления, на этапе 504, модуль 120 распределения нагрузки и/или модуль 118 оценки рабочей нагрузки определяют характеристики имеющейся нагрузки согласно одному или более параметров. Примерная схема определения характеристик типов нагрузок согласно некоторым вариантам осуществления может использовать любое число возможных определений характеристик типов. В различных вариантах осуществления, нагрузка может соответствовать любой комбинации, например, функций процессора, пользовательской активности, пользовательских приложений, процессов операционной системы или ядра, процессов и устройств ввода-вывода и процессов и устройств для запоминающего устройства. Например, некоторые варианты осуществления могут использовать схему определения характеристик нагрузок, в силу которой характеристики нагрузок определяются, например, посредством общей величины мощности, требуемой для того, чтобы выполнять нагрузку, либо посредством величины мощности, которую требует нагрузка, в течение периода времени. В таком примерном варианте осуществления, характеристики активности, содержащей обработку потокового видео и питание устройства ввода-вывода с тем, чтобы отображать потоковое видео пользователю, могут определяться как нагрузка с высоким уровнем мощности в некоторых вариантах осуществления. Аналогично, характеристики фонового функционального процесса, который выполняется в ходе режима ожидания устройства 102, могут определяться как нагрузка с низким уровнем мощности в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, другие схемы определения характеристик нагрузок могут быть основаны на других критериях, например: является нагрузка аппаратной или программной, какой компонент устройства 102 запрашивает и/или обрабатывает нагрузку, являются результаты процесса очевидными для пользователя устройства 102 или нет, и другие критерии.
[0078] В некоторых вариантах осуществления, схема рейтинговой оценки типов нагрузок, которая классифицирует нагрузки на основе мощности, требуемой в течение периода времени, может выполнять рейтинговую оценку всех нагрузок как нагрузок с низким уровнем мощности или с высоким уровнем мощности. Альтернативно, другие варианты осуществления такой схемы могут включать в себя десять (или любое другое число) уровней рейтинговых оценок типов нагрузок на основе требований по мощности нагрузки в течение периода времени.
[0079] В некоторых вариантах осуществления, на этапе 506, модуль 120 распределения нагрузки и/или модуль 116 контроля аккумуляторов осуществляет доступ к параметрам реального времени и сохраненной информации профиля аккумуляторных модулей 104. В некоторых вариантах осуществления гибридной системы распределения нагрузки по фиг. 5, предоставляется и используется дополнительная исходная информация относительно аккумуляторных модулей. С учетом того, что алгоритмы фиг. 3 и 4 могут реализовываться посредством базирования главным образом на информации в реальном времени/локальной информации, гибридная система распределения нагрузки согласно некоторым вариантам осуществления может использовать сохраненную информацию профиля относительно аккумуляторов 104.
b
b
[0080] В некоторых примерных вариантах осуществления, характеристики аккумулятора b могут определяться посредством кривой R(E) зависимости выходной энергии от внутреннего сопротивления, которая указывает то, насколько большим является внутреннее сопротивление R, когда аккумулятор кумулятивно выводит E Джоулей полной энергии (полезной+потерянной) в цикле разряда. В некоторых вариантах осуществления, полиномиальные функции могут использоваться для того, чтобы аппроксимировать кривые зависимости энергии от сопротивления аккумуляторов 104. Эти кривые зависимости выходной энергии от внутреннего сопротивления и полиномиальные функции являются примерами сохраненной информации профиля, которая может быть полезной при принятии решений по распределению нагрузок.
[0081] Фиг. 6 является проиллюстрированным графиком 600, показывающим примерные характеристические кривые сопротивления аккумуляторов, согласно примерному варианту осуществления. В частности, фиг. 6 показывает график примерного сохраненного профиля трех различных аккумуляторов, доступных для того, чтобы предоставлять мощность в систему или устройство. Фиг. 6 иллюстрирует кривые зависимости энергии от сопротивления каждого аккумулятора в координатном пространстве кумулятивной выходной энергии и внутреннего сопротивления в реальном времени.
[0082] В примерном варианте осуществления по фиг. 6, кривые зависимости энергии от сопротивления аккумулятора 1 (602) и аккумулятора 2 (604) подчиняются практически линейной функции, в то время как кривая зависимости энергии от сопротивления аккумулятора 3 (606) подчиняются практически показательной функции. Следует отметить, и специалисты в данной области техники должны признавать, что полезная сохраненная информация профиля, включающая в себя кривые сохраненного профиля, аналогичные кривым, представленным посредством фиг. 6, может представлять другие параметры и сравнения параметров. Например, кривые и/или соответствующие полиномиальные функции могут сохраняться, чтобы представлять состояние заряда по сравнению с израсходованной энергетической емкостью, внутреннее сопротивление по сравнению с состоянием заряда либо другие параметры и сравнения. Дополнительно, может сохраняться информация для модификации температурной адаптивности на основе кривых, адаптивности по сроку службы или других параметров.
[0083] Снова ссылаясь на фиг 5, некоторые варианты осуществления примерного гибридного алгоритма частично разработаны с возможностью более эффективно справляться с ситуацией, когда нагрузка должна быть распределена в систему, имеющую аккумуляторы с практически идентичным внутренним сопротивлением в настоящий момент времени, но отличающиеся кривые зависимости энергии от сопротивления. Если аккумуляторы варьируются по таким параметрам, как емкость, начальное сопротивление и максимальное сопротивление, общее увеличение сопротивления, вызываемое посредством данной нагрузки, может значительно варьироваться между аккумуляторами, даже если в момент распределения нагрузки рассматриваемые аккумуляторы имеют практически аналогичные внутренние сопротивления. В таком случае, алгоритм, который базируется главным образом на данных в реальном времени, таких как внутреннее сопротивление или состояние заряда во время распределения, не имеет возможность учитывать эти различия между аккумуляторами.
b
[0084] Состояние заряда не является единственным фактором, который может оказывать влияние на кривую зависимости энергии от сопротивления. Другие факторы, которые могут оказывать влияние на внутреннее сопротивление аккумулятора, представляют собой температуру аккумулятора, срок службы и число выполняемых циклов разряда, в числе других. В некоторых реализациях, алгоритмы распределения систем, как описано в данном документе, являются регулируемыми для того, чтобы учитывать некоторые из этих дополнительных факторов. Например, в некоторых вариантах осуществления, один или более модулей, описанных в данном документе, могут вычислять такие регулирования в кривые R(E), чтобы учитывать изменения параметров, таких как температура и срок службы.
[0085] Высокие температуры, в общем, повышают внутреннее сопротивление аккумулятора. В некоторых вариантах осуществления, алгоритм распределения нагрузки может адаптивно изменять политику распределения в ответ на температуру аккумуляторов 104. Например, один или более коэффициентов регулирования или констант модификации могут быть сохранены для модификации кривой зависимости энергии от сопротивления данного аккумулятора на основе температуры аккумулятора. В других вариантах осуществления, множество различных кривых зависимости энергии от сопротивления, соответствующих различным температурам, может быть сохранено в качестве части профиля.
[0086] Если один аккумулятор является более чувствительным к ухудшению характеристик на основе срока службы, чем другой аккумулятор, питающий идентичную систему или устройство, алгоритм распределения нагрузки согласно некоторым вариантам осуществления может модифицировать свою политику распределения таким образом, чтобы учитывать срок службы аккумуляторов. Например, алгоритм распределения нагрузки может отменять приоритет распределения в аккумулятор, который имеет большой срок службы (и в силу этого имеет высокое внутреннее сопротивление), или в любой аккумулятор, перезаряд которого влияет на внутреннее сопротивление более резко, чем перезаряд другого аккумулятора. Например, в некоторых вариантах осуществления, алгоритм распределения нагрузки может быть адаптирован посредством регулирования порогового значения переключения режимов, посредством регулирования порогового значения мощности, используемого для определения характеристик нагрузок, либо посредством определения распределять определенные нагрузки с относительно высоким уровнем мощности в аккумулятор с более высоким внутренним сопротивлением, чем в другие аккумуляторы в системе (в отличие от общей жадной логики).
[0087] На этапе 508, модуль 120 распределения нагрузки и/или модуль 118 оценки рабочей нагрузки оценивает будущую рабочую нагрузку для набора аккумуляторов. В некоторых вариантах осуществления, стохастическая модель рабочей нагрузки может формироваться посредством модуля 120 распределения нагрузки, модуля 118 оценки рабочей нагрузки или комбинации вышеозначенного. Стохастическая модель рабочей нагрузки задается в некоторых вариантах осуществления в качестве стохастического процесса, из которого модуль 118 оценки рабочей нагрузки или модуль 120 распределения нагрузки может дискретизировать экземпляры будущей рабочей нагрузки (бесконечной продолжительности) начиная с данного времени. Стохастический процесс может быть нестационарным. Например, в некоторых вариантах осуществления, процентная доля нагрузок с низким уровнем мощности может зависеть от текущего физического времени (например, меньше полных потребностей в нагрузке или меньше нагрузок с высоким уровнем мощности ночью) и недавней предыстории использования устройства (например, устройство находится в режиме ожидания в течение длительного времени?). Хотя в некоторых вариантах осуществления точная будущая рабочая нагрузка не может быть известной или прогнозироваться, стохастическая модель может использоваться для того, чтобы оценивать статистические признаки по всем возможным будущим рабочим нагрузкам. В некоторых вариантах осуществления, например, алгоритм распределения нагрузки может зависеть от ожидаемой продолжительности нагрузок с низким уровнем мощности и/или с высоким уровнем мощности в данном временном окне.
[0088] Согласно некоторым вариантам осуществления на этапе 510, жадный алгоритм, аналогичный алгоритму, представленному и описанному на фиг. 3, используется для того, чтобы выбирать "предпочтительный по жадному алгоритму" аккумулятор для имеющейся нагрузки. В некоторых вариантах осуществления, для нагрузки с высоким уровнем мощности, предпочтительный по жадному алгоритму аккумулятор должен представлять собой аккумулятор с наименьшим внутренним сопротивлением во время принятия решения по распределению, в то время как для нагрузки с низким уровнем мощности, предпочтительный по жадному алгоритму аккумулятор должен представлять собой аккумулятор с наибольшим внутренним сопротивлением во время принятия решения по распределению.
[0089] На этапе 512 и согласно некоторым вариантам осуществления, перед принятием конечного решения по распределению, модуль 120 распределения нагрузки проверяется то, присутствуют или нет какие-либо условия смены режима. В некоторых вариантах осуществления, если условия смены режима не присутствуют, то имеющаяся нагрузка распределяется в предпочтительный по жадному алгоритму аккумулятор на этапе 514, и запрос на распределение завершается.
[0090] В некоторых вариантах осуществления, на этапе 516, имеющаяся нагрузка может быть распределена в аккумулятор, отличный от предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора, если присутствуют определенные условия смены режима. Для некоторых вариантов осуществления, в отношении этапа 516, требуемые условия смены режима могут состоять в том, что имеющаяся нагрузка имеет высокий уровень мощности, и оценка будущей рабочей нагрузки прогнозирует то, что предпочтительная по жадному алгоритму позиция заполняется посредством нагрузки с высоким уровнем мощности в любом случае, если придерживаются алгоритма распределения на основе жадной логики.
[0091] В некоторых вариантах осуществления, компромисс между инвестированием и пользованием очевиден в распределении нагрузок с высоким уровнем мощности. Например, рассмотрим ситуацию, когда, все аккумуляторы, питающие систему, имеют небольшие внутренние сопротивления. В общем, это представляет собой предпочтительную ситуацию для нагрузок с высоким уровнем мощности. Тем не менее, если имеющаяся нагрузка представляет собой нагрузку с низким уровнем мощности, то она должна распределяться в позиции, в которой может быть сэкономлено больше энергии, если нагрузка с высоким уровнем мощности может быть распределена в идентичной позиции.
[0092] В некоторых вариантах осуществления, несбалансированная ситуация требуется для увеличения алгоритмической эффективности, в частности, когда по меньшей мере один аккумулятор в системе имеет относительно высокое внутреннее сопротивление по сравнению с другими аккумуляторами. В некоторых вариантах осуществления, и как описано выше, алгоритм распределения нагрузки может распределять нагрузки таким образом, чтобы преднамеренно увеличивать дисбаланс между аккумуляторами; фактически, временно воздействуя на жадную логику с тем, чтобы повышать долговременную эффективность жадного алгоритма распределения. В некоторых вариантах осуществления, такая ситуация может рассматриваться в качестве "инвестирования" в лучшую ситуацию, тогда как альтернатива (распределение нагрузки с высоким уровнем мощности в аккумулятор с относительно более низким внутренним сопротивлением, чтобы обеспечивать лучшую мгновенную отдачу по энергосбережению) может рассматриваться в качестве "пользования" хорошей позицией.
[0093] В некоторых вариантах осуществления, оптимальность пороговых алгоритмов может демонстрировать интересное свойство компромисса, уникального для окружения с двумя идентичными аккумуляторами: как только распределитель (планировщик) инвестировал достаточно, он может просто продолжать пользование остальную часть времени, без необходимости вообще возвращаться к инвестированию.
[0094] В других вариантах осуществления, односторонний переход фазы не всегда наблюдается. Например, в некоторых системах, имеющих неидентичные или более двух аккумуляторов, алгоритм распределения нагрузки может повышать эффективность посредством взаимно-обратного переключения между стратегиями или режимами инвестирования и пользования. Распределитель в некоторых таких вариантах осуществления по-прежнему может использовать идентичные критерии, чтобы направлять стратегию инвестирования и пользования. Аналогично пороговому алгоритму, модуль распределения нагрузки согласно некоторым вариантам осуществления может решать инвестировать (например, распределять нагрузку с высоким уровнем мощности в относительно нежелательной позиции согласно немодифицированной жадной логике), когда модуль распределения нагрузки находит то, что текущая наилучшая позиция позднее заполняется посредством другой нагрузки с высоким уровнем мощности в любом случае, если придерживаются фактически жадной политики распределения. В таком случае, текущая наилучшая позиция может считаться "безопасной" в некотором смысле, поскольку она не должна сразу быть заполнена. Вместо этого, модуль распределения нагрузки может использовать имеющуюся нагрузку с высоким уровнем мощности, чтобы создавать лучшую позицию для последующих нагрузок с низким уровнем мощности.
[0095] В некоторых вариантах осуществления, принцип инвестирования, следовательно, может фактически применяться при использовании в данном документе. Принцип инвестирования гласит, что для любой данной позиции любого данного аккумулятора, если позиция, вероятно, заполняется нагрузкой с высоким уровнем мощности в любом случае, то распределитель должен заполнять позицию нагрузкой с высоким уровнем мощности максимально возможно поздно. Можно сказать, что заключающее утверждение для принципа инвестирования согласно некоторым вариантам осуществления предоставляет то, что если текущая нагрузка представляет собой нагрузку с высоким уровнем мощности, и если текущая наилучшая позиция, вероятно, заполняется нагрузкой с высоким уровнем мощности в любом случае, то распределитель не должен сразу заполнять текущую наилучшую позицию нагрузкой с высоким уровнем мощности. В некоторых вариантах осуществления, направляющая стратегия для распределения нагрузки с низким уровнем мощности может быть практически противоположной относительно направляющей стратегии для распределения нагрузки с высоким уровнем мощности. В частности, для любой данной позиции любого данного аккумулятора, если оценка рабочей нагрузки прогнозирует то, что позиция заполняется нагрузкой с низким уровнем мощности в любом случае, то распределитель должен заполнять позицию нагрузкой с низким уровнем мощности максимально возможно быстро. Заключение для обработки распределения нагрузки с низким уровнем мощности может гласить, что если текущая нагрузка представляет собой нагрузку с низким уровнем мощности, и оценка рабочей нагрузки прогнозирует то, что предпочтительная по жадному алгоритму позиция заполняется нагрузкой с низким уровнем мощности в любом случае, то распределитель должен заполнять предпочтительную по жадному алгоритму позицию нагрузкой с низким уровнем мощности сразу.
[0096] В некоторых вариантах осуществления, на этапе 518, имеющаяся нагрузка может быть распределена в альтернативный аккумулятор, отличный от предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора, если присутствуют определенные условия смены режима. Для некоторых вариантов осуществления, в отношении этапа 518, требуемые условия смены режима могут состоять в том, что имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности, отношение максимального сопротивления между альтернативным аккумулятором и предпочтительным по жадному алгоритму аккумулятором превышает пороговое значение, и/или оценка будущей рабочей нагрузки прогнозирует достаточно нагрузок с высоким уровнем мощности, чтобы исчерпывать или почти исчерпывать альтернативный аккумулятор.
[0097] В некоторых вариантах осуществления, можно не придерживаться правила, описанного выше для обработки нагрузок с низким уровнем мощности. В некоторых вариантах осуществления, в частности, в которых аккумуляторы могут иметь различные максимальные сопротивления, может быть выгодным распределять нагрузку с низким уровнем мощности в позиции, отличные от предпочтительной по жадному алгоритму позиции, чтобы "резервировать" текущую непредпочтительную позицию, которая должна становиться, вследствие сравнительных свойств аккумуляторов, более эффективной позицией в будущем, чем текущая предпочтительная по жадному алгоритму позиция во время решения по распределению имеющейся нагрузки. Это обусловлено тем, что текущая относительно низкая позиция (в предпочтительной по жадному алгоритму иерархии) может становиться относительно высокой позицией в будущем, и если отсутствует нагрузка с высоким уровнем мощности в это будущее время, может быть возможным реализовывать большое повышение эффективности из резервирования позиции.
[0098] Рассмотрим пример, в котором аккумулятор 1 имеет немного большее начальное сопротивление, но имеет гораздо более низкое максимальное сопротивление, чем аккумулятор 2. Также предположим, что все кроме последних нескольких нагрузок представляют собой нагрузки с низким уровнем мощности, и эти последние несколько нагрузок с высоким уровнем мощности исчерпывают всю оставшуюся энергию в аккумуляторе 1. В этом примере, если рабочая нагрузка начинается с некоторыми нагрузками с низким уровнем мощности, распределитель не должен распределять эти начальные нагрузки с низким уровнем мощности в аккумулятор 1, даже если аккумулятор 1 имеет большее сопротивление в это время. Вместо этого, может быть более эффективным для распределителя временно резервировать аккумулятор 1, распределяя первые нагрузки с низким уровнем мощности в аккумулятор 2 и впоследствии заполняя последние нагрузки с высоким уровнем мощности в аккумуляторе 1.
[0099] Из вышеприведенного пояснения и примера, может извлекаться принцип резервирования для некоторых вариантов осуществления: если дисбаланс в максимальном сопротивлении между аккумуляторами является достаточно большим, и если распределитель ожидает достаточно нагрузок с высоким уровнем мощности, когда энергия во всех аккумуляторах почти исчерпана, то распределитель должен резервировать аккумулятор с меньшим максимальным сопротивлением для последующих нагрузок с высоким уровнем мощности.
[0100] Примерный псевдокод приведен после конкретных примерных вариантов осуществления гибридного алгоритма распределения нагрузки, применяющего принципы разделения, инвестирования и резервирования. Псевдокод 1 представляет входные данные, выходные данные и функциональные определения, применимые как к псевдокоду 2, так и к псевдокоду 3. Псевдокод 2 представляет примерный алгоритм распределения для нагрузок с высоким уровнем мощности. Псевдокод 3 представляет примерный алгоритм распределения для нагрузок с низким уровнем мощности.
Псевдокод 1
Входные данные:R<sub>1</sub>, R<sub>2</sub>,..., R<sub>k</sub> в качестве текущих сопротивлений k аккумуляторов, отсортированных в порядке возрастанияC<sub>1</sub>, C<sub>2</sub>,..., C<sub>k</sub> в качестве максимальных сопротивлений идентичных k аккумуляторов, индексированных в порядке, идентичном порядку сопротивлений R<sub>i</sub>P<sub>high</sub> в качестве процентной доли ожидаемого времени от нагрузок с высоким уровнем мощности в стохастической модели рабочей нагрузкиВыходные данные:Battery_Choice//Вычисление энергетической емкости сегмента от R<sub>begin </sub>до R<sub>end</sub> аккумулятора i, на основе кривой зависимости энергии от сопротивления аккумулятора i1 EnergyCapacity(i, R<sub>begin</sub>, R<sub>end</sub>);//Вычисление энергопотребления нагрузки (высокое или низкое) при обслуживании посредством аккумулятора i с внутренним сопротивлением R2 EnergyConsumption(load_type, i, R);//Вычисление длительности для нагрузок типа load_type, чтобы задавать сопротивление аккумулятора i от R<sub>begin</sub> до R<sub>end</sub>3 Duration(load_type, i, R<sub>begin</sub>, R<sub>end</sub>);
Псевдокод 2
//Когда текущая нагрузка имеет высокий уровень мощности4 for <img file="00000002.jpg" he="5" wi="10" img-content="undefined" img-format="jpg" /> to k do5 if EnergyCapacity(i, R<sub>i</sub>, C<sub>i</sub>)<EnergyConsumption(LOW, i, R<sub>i</sub>) then6 continue7 <img file="00000003.jpg" he="6" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />Duration(HIGH, t, R<sub>t</sub>, R<sub>i</sub>);8 <img file="00000004.jpg" he="7" wi="30" img-content="undefined" img-format="jpg" />Duration(LOW, t, R<sub>t</sub>, C<sub>t</sub>);9 if <img file="00000005.jpg" he="9" wi="30" img-content="undefined" img-format="jpg" /> then10 Battery_Choice<img file="00000006.jpg" he="4" wi="6" img-content="undefined" img-format="jpg" />; //"инвестирование" в уровень следующей позиции11 else12 return; //"пользование" уровнем текущей позиции
Псевдокод 3
//Когда текущая нагрузка имеет низкий уровень мощности4 for<img file="00000007.jpg" he="4" wi="10" img-content="undefined" img-format="jpg" />to k do5 if EnergyCapacity(i, R<sub>i</sub>, C<sub>i</sub>)<EnergyConsumption(HIGH, i, R<sub>i</sub>) then6 continue7 <img file="00000008.jpg" he="6" wi="31" img-content="undefined" img-format="jpg" />Duration(HIGH, t, R<sub>t</sub>, C<sub>t</sub>);8 <img file="00000009.jpg" he="6" wi="33" img-content="undefined" img-format="jpg" />Duration(LOW, t, C<sub>i</sub>, C<sub>t</sub>);9 if<img file="00000010.jpg" he="9" wi="31" img-content="undefined" img-format="jpg" /> and <img file="00000011.jpg" he="9" wi="13" img-content="undefined" img-format="jpg" /> then10 Battery_Choice<img file="00000012.jpg" he="3" wi="5" img-content="undefined" img-format="jpg" />; //"инвестирование" в уровень следующей позиции11 else12 Battery_Choice<img file="00000013.jpg" he="3" wi="5" img-content="undefined" img-format="jpg" />i-1; //"использование" уровня текущей позиции13 return;
[0101] Алгоритмы примерных псевдокодов 1, 2 и 3 могут реализовываться посредством любого или комбинации модуля 120 распределения нагрузки, модуля 116 контроля аккумуляторов, модуля 118 оценки рабочей нагрузки или модуля(ей) 114 управления питанием. Представленные алгоритмы могут представлять более подробную реализацию процессов и этапов, показанных на фиг. 3, 4 и 5 и подробно описанных в данном документе.
Примерные части формулы изобретения
[0102] A. Способ, содержащий: контроль по меньшей мере одной характеристики источника энергии по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии; контроль по меньшей мере одной нагрузочной характеристики имеющейся нагрузки; выбор одного из множества источников конечной энергии в ответ на контроль по меньшей мере одной характеристики источника энергии и контроль по меньшей мере одной нагрузочной характеристики; и распределение имеющейся нагрузки в выбранный источник конечной энергии.
[0103] B. Способ, система или считываемые компьютером носители согласно части A, M or Q формулы изобретения, в котором множества источников конечной энергии содержат множество аккумуляторных модулей.
[0104] C. Способ согласно части B формулы изобретения, в котором контроль по меньшей мере одной характеристики источника энергии содержит вычисление количества энергии, израсходованной из первого аккумуляторного модуля; и выбор одного из множества источников конечной энергии содержит: выбор согласно первому режиму выбора, когда количество энергии, израсходованной из первого аккумуляторного модуля, меньше или равно пороговому значению переключения; и выбор согласно второму режиму выбора, когда количество энергии, израсходованной из первого аккумуляторного модуля, превышает пороговое значение переключения.
[0105] D. Способ согласно части C формулы изобретения, в котором контроль по меньшей мере одной нагрузочной характеристики содержит определение того, представляет ли собой имеющаяся нагрузка нагрузку с низким уровнем мощности или нагрузку с высоким уровнем мощности; причем первый режим выбора содержит выбор первого аккумуляторного модуля; и второй режим выбора содержит: выбор первого аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности; и выбор второго аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет высокий уровень мощности.
[0106] E. Способ согласно части B формулы изобретения, в котором контроль по меньшей мере одной характеристики источника энергии содержит: контроль по меньшей мере одного состояния по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии; и осуществление доступа к по меньшей мере одной сохраненной характеристике по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии.
[0107] F. Способ согласно части E формулы изобретения, в котором по меньшей мере одно состояние по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии содержит значение по меньшей мере одного из внутреннего сопротивления, состояния заряда, температуры, срока службы или числа циклов разряда, выполненных по меньшей мере одним из множества аккумуляторных модулей; и по меньшей мере одна сохраненная характеристика по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии содержит сохраненную информацию внутреннего сопротивления по сравнению с выходной энергией, сохраненную информацию состояния заряда по сравнению с выходной энергией, начальное внутреннее сопротивление, максимальное сопротивление по меньшей мере одного из множества аккумуляторных модулей.
[0108] G. Способ согласно части F формулы изобретения, в котором по меньшей мере одна сохраненная характеристика дополняется или модифицируется в ответ на результат предыдущего применения способа.
[0109] H. Способ согласно части E формулы изобретения, в котором выбор одного из множества источников конечной энергии дополнительно содержит: вычисление оценочной будущей рабочей нагрузки; назначение режима выбора для имеющейся нагрузки в ответ на по меньшей мере одно из оценочной будущей рабочей нагрузки, контроля по меньшей мере одной характеристики источника энергии или контроля по меньшей мере одной нагрузочной характеристики; и выбор одного из множества источников конечной энергии согласно назначенному режиму выбора.
[0110] I. Способ согласно части H формулы изобретения, в котором контроль по меньшей мере одной нагрузочной характеристики содержит определение того, представляет ли собой имеющаяся нагрузка нагрузку с низким уровнем мощности или нагрузку с высоким уровнем мощности; при этом назначенный режим выбора содержит режим разделения, режим инвестирования или режим резервирования.
[0111] J. Способ согласно части I формулы изобретения, в котором режим инвестирования содержит: применение жадного алгоритма для того, чтобы выбирать предпочтительный по жадному алгоритму аккумулятор из множества аккумуляторных модулей; выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора, когда имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности, и оценочная будущая рабочая нагрузка прогнозирует то, что текущая доступная позиция предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора будет заполнена нагрузкой с низким уровнем мощности независимо от настоящего выбора; и выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, источника конечной энергии, отличного от предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора, когда имеющаяся нагрузка имеет высокий уровень мощности, и оценочная будущая рабочая нагрузка прогнозирует то, что текущая доступная позиция предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора будет заполнена нагрузкой с высоким уровнем мощности независимо от решений по распределению.
[0112] K. Способ, система или считываемые компьютером носители согласно части I, P или S формулы изобретения, в котором режим резервирования содержит: идентификацию первого аккумуляторного модуля и второго аккумуляторного модуля, причем первый аккумуляторный модуль имеет внутреннее сопротивление выше внутреннего сопротивления второго аккумуляторного модуля и максимальное сопротивление первого аккумулятора ниже максимального сопротивления второго аккумулятора для второго аккумулятора; и выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, второго аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности, отношение максимального сопротивления второго аккумулятора к максимальному сопротивлению первого аккумулятора превышает максимальное пороговое значение дисбаланса сопротивлений, и оценочная будущая рабочая нагрузка прогнозирует количество нагрузок с высоким уровнем мощности, достаточное для того, чтобы заполнять оставшуюся емкость первого аккумуляторного модуля.
[0113] L. Способ, система или считываемые компьютером носители согласно части I, P или S формулы изобретения, в которой режим разделения содержит: идентификацию первого аккумуляторного модуля и второго аккумуляторного модуля, причем первый аккумуляторный модуль имеет внутреннее сопротивление выше внутреннего сопротивления второго аккумуляторного модуля; выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, первого аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности; и выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, второго аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет высокий уровень мощности.
[0114] M. Система, содержащая: по меньшей мере, одно вычислительное устройство, соединенное с множеством источников конечной энергии, выполненных с возможностью предоставлять мощность в по меньшей мере одно вычислительное устройство; модуль контроля аккумуляторов, выполненный с возможностью контролировать по меньшей мере одну характеристику источника энергии по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии; модуль определения характеристик нагрузок, выполненный с возможностью контролировать по меньшей мере одну нагрузочную характеристику имеющейся нагрузки; и модуль распределения нагрузки, выполненный с возможностью: выбирать один из множества источников конечной энергии в ответ на по меньшей мере одно из данных, предоставленных модулю распределения нагрузки посредством модуля контроля аккумуляторов, или данных, предоставленных модулю распределения нагрузки посредством модуля определения характеристик нагрузок; и распределять имеющуюся нагрузку в выбранный источник конечной энергии.
[0115] N. Система согласно части M формулы изобретения, в которой множество источников конечной энергии содержат множество аккумуляторных модулей.
[0116] O. Система согласно части N формулы изобретения, в которой: модуль контроля аккумуляторов дополнительно выполнен с возможностью: контролировать по меньшей мере одно состояние по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии; и осуществлять доступ к по меньшей мере одной сохраненной характеристике по меньшей мере одного из множества источников энергии; и модуль распределения нагрузки дополнительно выполнен с возможностью: вычислять оценочную будущую рабочую нагрузку; назначать режим выбора для имеющейся нагрузки в ответ на по меньшей мере одно из оценочной будущей рабочей нагрузки, данных, предоставленных посредством модуля контроля аккумуляторов, или данных, предоставленных посредством модуля определения характеристик нагрузок; и выбирать один из множества источников конечной энергии согласно назначенному режиму выбора.
[0117] P. Система согласно части O формулы изобретения, в которой модуль определения характеристик нагрузок дополнительно выполнен с возможностью определять характеристики имеющейся нагрузки как нагрузку с низким уровнем мощности или нагрузку с высоким уровнем мощности; при этом назначенный режим выбора содержит режим разделения, режим инвестирования или режим резервирования.
[0118] Q. Один или более считываемых компьютером носителей, имеющих записанные исполняемые компьютером инструкции, причем исполняемые компьютером инструкции выполнены с возможностью, при выполнении посредством вычислительной системы, ассоциированной с множеством источников конечной энергии, инструктировать вычислительной системе выполнять операции, содержащие: контроль по меньшей мере одной характеристики источника энергии по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии; контроль по меньшей мере одной нагрузочной характеристики имеющейся нагрузки; выбор одного из множества источников конечной энергии в ответ на контроль по меньшей мере одной характеристики источника энергии и контроль по меньшей мере одной нагрузочной характеристики; и распределение имеющейся нагрузки в выбранный источник конечной энергии.
[0119] R. Считываемые компьютером носители данных согласно части Q формулы изобретения, в которых контроль по меньшей мере одной характеристики источника энергии содержит: контроль по меньшей мере одного состояния по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии; и осуществление доступа к по меньшей мере одной сохраненной характеристике по меньшей мере одного из множества источников конечной энергии; при этом выбор одного из множества источников конечной энергии дополнительно содержит: вычисление оценочной будущей рабочей нагрузки; назначение режима выбора для имеющейся нагрузки в ответ на по меньшей мере одно из оценочной будущей рабочей нагрузки, контроля по меньшей мере одной характеристики источника энергии или контроля по меньшей мере одной нагрузочной характеристики; и выбор одного из множества источников конечной энергии согласно назначенному режиму выбора.
[0120] S. Считываемые компьютером носители данных согласно части R формулы изобретения, в которых контроль по меньшей мере одной нагрузочной характеристики содержит определение того, представляет ли собой имеющаяся нагрузка нагрузку с низким уровнем мощности или нагрузку с высоким уровнем мощности; при этом назначенный режим выбора содержит режим разделения, режим инвестирования или режим резервирования.
[0121] T. Считываемые компьютером носители данных согласно части S формулы изобретения, в которых множество источников конечной энергии содержат множество аккумуляторных модулей; причем режим инвестирования содержит: применение жадного алгоритма для того, чтобы выбирать предпочтительный по жадному алгоритму аккумулятор из множества аккумуляторных модулей; выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора, когда имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности, и оценочная будущая рабочая нагрузка прогнозирует то, что текущая доступная позиция предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора будет заполнена нагрузкой с низким уровнем мощности независимо от настоящего выбора; и выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, источника конечной энергии, отличного от предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора, когда имеющаяся нагрузка имеет высокий уровень мощности, и когда имеющаяся нагрузка имеет высокий уровень мощности, и оценочная будущая рабочая нагрузка прогнозирует то, что текущая доступная позиция предпочтительного по жадному алгоритму аккумулятора будет заполнена нагрузкой с высоким уровнем мощности независимо от решений по распределению; причем режим резервирования содержит: идентификацию первого аккумуляторного модуля и второго аккумуляторного модуля, причем первый аккумуляторный модуль имеет внутреннее сопротивление выше внутреннего сопротивления второго аккумуляторного модуля и максимальное сопротивление первого аккумулятора ниже максимального сопротивления второго аккумулятора для второго аккумулятора; и выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, второго аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности, отношение максимального сопротивления второго аккумулятора к максимальному сопротивлению первого аккумулятора превышает максимальное пороговое значение дисбаланса сопротивлений, и оценочная будущая рабочая нагрузка прогнозирует количество нагрузок с высоким уровнем мощности, достаточное для того, чтобы заполнять оставшуюся емкость первого аккумуляторного модуля; и причем режим разделения содержит: идентификацию первого аккумуляторного модуля и второго аккумуляторного модуля, причем первый аккумуляторный модуль имеет внутреннее сопротивление относительно выше внутреннего сопротивления второго аккумуляторного модуля; выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, первого аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет низкий уровень мощности; и выбор, в качестве выбранного источника конечной энергии, второго аккумуляторного модуля, когда имеющаяся нагрузка имеет высокий уровень мощности.
Заключение
[0122] Хотя технологии описаны на языке, конкретном для структурных признаков и/или технологических этапов, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения не обязательно ограничена описанными признаками или этапами. Наоборот, признаки и этапы описываются как примерные реализации таких технологий.
[0123] Все способы и процессы, описанные выше, могут быть осуществлены и полностью автоматизированы через программные кодовые модули, выполняемые посредством одного или более компьютеров или процессоров общего назначения. Кодовые модули могут сохраняться на любом типе считываемого компьютером носителя данных или другого компьютерного устройства хранения данных. Некоторые или все способы альтернативно могут быть осуществлены в специализированных компьютерных аппаратных средствах.
[0124] Условный язык, такой как, в числе прочего, "может (can)", "может (can)", "может (may)" или "может (may)", если прямо не указано иное, понимается в контексте как представляющий то, что конкретные варианты осуществления включают в себя, в то время как другие варианты осуществления не включают в себя, определенные признаки, элементы и/или этапы. Таким образом, такой условный язык, в общем, не имеет намерение подразумевать то, что определенные признаки, элементы и/или этапы так или иначе требуются для одного или более вариантов осуществления, или то, что один или более вариантов осуществления обязательно включают в себя логику для определения, с помощью или без помощи пользовательского ввода или вывода сообщений на экран, того, определенные признаки, элементы и/или этапы включены или должны выполняться либо нет в каком-либо конкретном варианте осуществления.
[0125] Конъюнктивный язык, к примеру, фраза "по меньшей мере один из X, Y или Z", если прямо не указано иное, должна пониматься как представляющая то, что элемент, термин и т.д. может представлять собой X, Y или Z либо комбинацию вышеозначенного.
[0126] Любые описания процедур, элементы или блоки на блок-схемах последовательности операций способа, описанных в данном документе и/или проиллюстрированных в прилагаемых чертежах, должны пониматься как потенциально представляющие модули, сегменты или части кода, которые включают в себя одну или более выполняемых инструкций для реализации конкретных логических функций или элементов в процедуре. Альтернативные реализации включены в пределы объема вариантов осуществления, описанных в данном документе, при этом элементы или функции могут удаляться или выполняться в порядке, отличном от показанного или поясненного порядка, в том числе практически синхронно или в обратном порядке, в зависимости от предусмотренной функциональности, как должны понимать специалисты в данной области техники.
[0127] Следует подчеркнуть, что множество варьирований и модификаций могут вноситься в вышеописанные варианты осуществления, элементы которых должны пониматься как находящиеся в числе других приемлемых примеров. Все такие модификации и варьирования имеют намерение быть включенными в данном документе в пределы объема этого раскрытия сущности и защищенными посредством прилагаемой формулы изобретения.