用於延長便攜設備的使用壽命的系統和方法
2023-06-06 09:02:51 1
專利名稱：用於延長便攜設備的使用壽命的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於延長便攜設備(例如膝上型計算機或基於電池的智能設備) 的使用壽命的系統和方法。
背景技術：
電池成本代表了現代膝上型計算機成本的一個重要部分(大約10% )。電池內部 的化學反應負責產生電能，但在充電和放電之後這些反應變得越來越少，因此降低了電池 長期保存電荷的容量。當電池的容量顯著降低時，必須花費可觀的成本替換電池。因此，從 客戶的角度來說希望製造長壽命的電池。用於膝上型計算機和其他便攜設備的當前電力管理軟體缺乏靈活性。在電力消耗 優化方面沒有統一的方法。相反，現有電力管理方法是片面的，其完全關注使用電池運行便 攜設備所需的總電力或總時間的優化，而不管設備的基礎使用。仍需要基於便攜設備的實 際操作和便攜設備完成的工作的集成優化。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種用於延長便攜設備的使用壽命的方法。監視 便攜設備的電池。所述電池包括至少兩個電池組和至少一個備用組。確定問題組。重新配 置所述電池的連接模式以使用所述至少一個備用組替換所述問題電池組。耗盡所述問題組 的電量(conditioned)或對所述問題組進行深放電(exercised)。將所述便攜設備連接到 電源以便對所述問題組重新充電。在沒有所述至少一個備用組的情況下根據所述連接模式 重新連接重新充電或修復後的組。在耗盡電量期間繼續使用所述便攜設備，同時維持所述 電池的總電荷。在本發明的另一個方面中，提供了一種用於重新分配和優化便攜設備的電力消耗 的方法。監視便攜設備的硬體或軟體中的至少一個的電力消耗。所述便攜設備包括電池， 所述電池包括至少兩個電池組和至少一個備用組。重新配置所述電池組的連接模式以重新 分配所述硬體或軟體中的至少一個的電力消耗。根據本發明的另一個方面，提供了一種便攜設備，所述便攜設備包括電池，其包 含至少兩個電池組和至少一個備用組；傳感器，其用於監視所述至少兩個電池組的狀態； 以及連接控制器，其用於重新配置所述電池的連接模式。在本發明的另一個方面中，提供了一種包括具有計算機可讀程序的計算機可用介 質的電腦程式產品。當在計算機上執行時，所述計算機可讀程序使所述計算機執行以下 操作監視便攜設備的硬體或軟體中的至少一個的電力消耗，所述便攜設備包括包含至少 兩個電池組和至少一個備用組的電池；以及重新配置所述電池組的連接模式以重新分配所 述硬體或軟體中的至少一個的電力消耗。如在此使用的，「基本上」、「相對地」、「通常」 「大約」和「幾乎」是相對修飾詞，旨在 指示如此修改的特徵的允許變化。它們並不限於其所修改的絕對值或特徵，而是接近或近似此類物理或功能特徵。在詳細描述中，對「一個實施例」、「某一實施例」或「在各實施例中」的引用指引用 的特性包括在本發明的至少一個實施例中。此外，對「一個實施例」、「某一實施例」或「在各 實施例中」的單獨引用並不一定指同一實施例；但是，此類實施例並不相互排斥，除非如此 說明，並且預計對於本領域的技術人員來說將是顯而易見的。因此，本發明可以包括在此描 述的實施例的任何種類的組合和/或集成。給定以下附圖描述，所述系統和方法對於本領域的技術人員來說應變得顯而易 見。
圖1示出了根據本發明的一個實施例監視電池；圖2示出了根據本發明的一個實施例重新配置電池的連接模式以允許耗盡電池 組的電量或對電池組進行深放電；圖3是根據本發明的一個實施例的延長便攜設備使用壽命的方法的流程圖；圖4是示出不同系統塊之間的電力分配的餅圖；圖5是根據本發明的一個實施例的通過重新分配電力消耗延長便攜設備使用壽 命的方法的流程圖；圖6是根據本發明的設備的方塊圖；以及圖7是根據本發明的一個實施例的示意性代理的方塊圖。
具體實施例方式圖1-7示出了用於延長便攜設備(例如膝上型計算機或筆記本)或其他基於電池 的智能設備(例如行動電話、MP3播放器、電視機、個人數字助理(PDA)和工具)的使用壽 命的系統和方法。智能設備包括用於監視和控制機制的計算機晶片、模塊或系統。本發明的一個優點是電池可以在一次充電之後使用更長時間。這允許通過減少需 要生產然後銷毀的電池的數量來減少碳足跡。在各實施例中，本發明還提供了基於便攜設 備的實際操作和便攜設備執行的工作的電力消耗的集成優化。用於便攜設備的電池通常使用多個串聯和/或並聯的單元或組構成以提供所需 的輸出電壓和電流容量。在各實施例中，電池組是可重複充電的。根據本發明，所述電池組 可以包括但不限於鎳鎘、鎳金屬氫化物、鋰或鉛酸電池中的至少一個。根據本發明，用於延長便攜設備的使用壽命的方法包括監視便攜設備的電池、硬 件或軟體中的至少一個以及重新配置所述電池的連接模式。如圖1中所示，根據本發明的電池100可以包括至少兩個組或單元105，例如多 個組(例如組1-6)；至少一個額外或備用組110 ；以及連接控制器115，其使用電阻和質量 傳感器120分析電池組105的狀態。在各實施例中，連接控制器115重新配置電池組105 的連接模式以便在需要時使用額外或備用組110替換低電量組。在各實施例中，連接控制器115可以根據規定的預定安排(例如定期間隔)更改 電池組105的連接模式以輪流使用電池組和備用組。在各實施例中，所述連接控制器根據 電阻和質量控制傳感器120對電池的特定準則的監視(例如監視至少一個組在能量密度、電荷、容量或內阻中的至少一個變化時的狀態)更改或重新配置連接模式。通過這種方式， 連接控制器115確保整個電池100的穩定電力輸出並避免常見的電池故障原因，例如內阻 損失或容量損失。根據本發明的一個實施例，如圖2中所示，一旦確定了問題，就可以自動耗盡電池 組的電量或對電池組進行深放電。如圖1中那樣，連接控制器115使用電阻和質量傳感器 120監視電池組的狀態。耗盡電量或深放電包括將電池組放電到最低電壓然後對其重新充 電。當組105的能量密度、電荷、容量或內阻中的至少一個與基本全新的組相比出現問題 時，耗盡電量可能是必需的。當需要對組(例如組6)進行耗盡電量/深放電時，連接控制器115重新配置連接 模式以使用備用或額外組110替換問題組(組6)。將問題組連接到放電/深放電控制器 125(如圖2中的粗線所示)，其允許以受控方式對問題組進行放電。與用於耗盡電池電量 的公知過程相比，本發明允許在電池組的耗盡電量/深放電期間繼續使用便攜設備，同時 維持電池的總電荷。在將包括電池的便攜設備連接到電源(例如交流電源)時，對放電後的組(組6) 自動重新充電並恢復其功能。連接控制器115根據主電池連接模式再次重新連接重新充電 /修復後的組(組6)。在各實施例中，放電/深放電控制器125控制電池組的放電和重新 充電速度，並且可以使電池組經歷電壓或電流循環以便耗盡所述組的電量/對所述組進行 深放電。在各實施例中，如果電池組的電壓太低而不允許完全充電時，可以使用喚醒過程。 根據本發明，可以更改組105的連接模式以允許以緩和的放電序列對電池組進行放電，然 後進行部分充電。在各實施例中，可以將放電序列應用於不同的電池組。所述喚醒過程可 以允許重置電阻和質量傳感器120。所述喚醒過程並不是耗盡電池組的電量或對電池組進 行深放電中的完全放電。圖3的流程圖中示出了本發明的耗盡電量/深放電方法。監視至少一個電池組的 狀態(300)。確定問題電池組(305)。重新配置電池組的連接模式以使用至少一個備用組 替換問題組(310)。對所述問題組進行深放電或耗盡所述問題組的電量(315)。更改連接 模式以在沒有所述至少一個備用組的情況下將重新充電/修復後的組重新連接到主連接 模式(320)。在電池組的耗盡電量/深放電期間可以繼續使用便攜設備，同時維持電池的總 電荷。圖4是示出便攜設備的不同塊(例如CPU、存儲器、I/O、待機、硬碟驅動器)的電 力消耗的餅圖400。根據本發明的一個實施例，可以重新配置或更改電池組的連接模式以重 新分配和優化便攜設備的硬體或軟體中的至少一個的電力消耗。此類重新配置不僅可以允 許減少電力消耗，而且還允許重新分配和優化便攜設備的電力消耗。可以監視便攜設備的硬體或軟體中的至少一個的電力消耗。為了優化便攜設備的 硬體的電力消耗，連接控制器可以更改電池組的連接模式以動態改變便攜設備的電力消耗 水平。連接控制器監視CPU、硬碟驅動器、存儲器總線、亮度級別、外圍設備、印表機、I/O設 備或網絡適配器中的至少一個的電力消耗。 如果必要，連接控制器根據電力消耗水平重新配置電池組以便根據需要減少或重 新分配電力消耗並延長電池的壽命。例如，如果資料庫應用需要大量I/O使用，則可以減少導向CPU的電力。類似地，如果Web應用需要大量CPU，則可以減少用於I/O使用的電力。 因此，根據便攜設備的硬體的電力需要，連接模式可被重新配置為減少使用來自至少一個 電池組的電力或者可以使用備用組。為了根據本發明優化便攜設備的軟體的電力消耗，連接控制器監視軟體應用的電 力或能量消耗，例如監視編譯可執行代碼或運行腳本語言(例如javascript、php)。連接 模式的重新配置在運行軟體應用時發生，從而允許及時(JIT)或實時地動態改變電力消耗 水平。相應地，可以獲得不同的軟體效果，例如使軟體應用運行更快或優先運行腳本。根據本發明，便攜設備可具有至少一個基於所需的電力消耗水平的計算資源簡 檔，如圖5中所示。監視便攜設備的硬體或軟體中的至少一個的電力消耗(500)。根據所述 監視，可以選擇計算資源簡檔(505)。重新配置電池組的連接模式(510)。相應地，以優化 的方式重新分配電力消耗(515)。在各實施例中，計算資源簡檔可存儲在連接控制器中。可以根據硬體或軟體中的 至少一個可以在其中工作的各種方式(例如，如何執行硬碟驅動器緩存；如何執行存儲器 緩存；如何完成特定CPU操作等)定義至少一個計算資源簡檔。計算資源簡檔包括基於便 攜設備的實際使用；所需的電力消耗水平；或選定(用戶選擇的)電力消耗水平中的至少 一個的模型。在各實施例中，用戶可以選擇計算資源簡檔。在各實施例中，一旦可用電力水平變得低於某一閾值，連接控制器就可以請求切 換到較低消耗的計算資源簡檔。自動切換到省電計算資源簡檔還可以由其他事件(例如大 量電力需求)觸發。在各實施例中，可以監視軟體的電力消耗，並且可以根據選擇的計算資源簡檔或 選擇的電力消耗水平中的至少一個更改軟體配置或軟體優化模型。根據本發明，基於計算資源簡檔重新配置電池組可適用於便攜設備或伺服器(如 果所述伺服器以備用電池工作)。圖6是示出本發明的示例性設備的方塊圖。所述示例性系統包括至少一個電子或 數字設備600(例如個人計算機、膝上型計算機、筆記本計算機、蜂窩電話、個人數字助理或 PDA、遊戲設備、MP3播放器、電視機)。所述設備包括包含至少兩個電池組和至少一個備用 組的電池605和用於重新配置所述電池組的連接模式的代理610。所述示例性系統僅為一 個實例，本領域的技術人員將意識到可以存在均由本發明構想的許多其他變化。圖7示出了本發明的示例性代理610，其包括至少一個客戶機700，客戶機700包 括以下項中的至少一個用於重新配置電池組的連接模式的連接控制器705 ；用於控制電 池組的放電和重新充電速度的放電/深放電控制器710 ；或用於監視電池組的狀態的電阻 和質量傳感器715。本發明可以採取完全硬體實施例、完全軟體實施例或包含硬體和軟體元素兩者的 實施例的形式。在一個優選實施例中，本發明以軟體實現，所述軟體包括但不限於固件、駐 留軟體、微代碼等。 此外，本發明可以採取可從計算機可用或計算機可讀介質訪問的電腦程式產品 的形式，所述計算機可用或計算機可讀介質提供了可以被計算機或任何指令執行系統使用 或與計算機或任何指令執行系統結合的程序代碼。出於此描述的目的，計算機可用或計算 機可讀介質可以是任何能夠包含、存儲、傳送、傳播或傳輸由指令執行系統、裝置或設備使用或與所述指令執行系統、裝置或設備結合的程序的裝置。所述介質可以是電、磁、光、電磁、紅外線或半導體系統(或裝置或設備)或傳播 介質。計算機可讀介質的實例包括半導體或固態存儲器、磁帶、可移動計算機盤、隨機存取 存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁碟和光碟。光碟的當前實例包括光碟-只讀存儲器 (CD-ROM)、光碟-讀 / 寫(CD-R/W)和 DVD。適於存儲和/或執行程序代碼的數據處理系統將包括至少一個直接或通過系統 總線間接連接到存儲器元件的處理器。所述存儲器元件可以包括在程序代碼的實際執行期 間採用的本地存儲器、大容量存儲裝置以及提供至少某些程序代碼的臨時存儲以減少必須 在執行期間從大容量存儲裝置檢索代碼的次數的高速緩衝存儲器。輸入/輸出或I/O設備 (包括但不限於鍵盤、顯示器、指點設備等)可以直接或通過中間I/O控制器與系統相連。網絡適配器也可以被連接到系統以使所述數據處理系統能夠通過中間專用或公 共網絡變得與其他數據處理系統或遠程印表機或存儲設備相連。數據機、電纜調製解 調器和乙太網卡只是當前可用的網絡適配器類型中的少數幾種。用於執行本發明的操作的電腦程式代碼可以使用各種計算機程式語言來編寫。 所述程序代碼可以作為獨立的軟體包完全地在至少一個計算設備上執行，或者它可以部分 地在一個計算設備上執行並部分地在遠程計算機上執行。在後者的情況中，所述遠程計算 機可以通過LAN或WAN (例如內聯網)直接與所述一個計算設備相連，或者可以通過外部計 算機(例如通過網際網路、安全網絡、人工傳遞網絡或這些網絡的某一組合)間接建立連接。將理解的是，所述流程圖和方塊圖的每個方塊以及這些方塊的組合可以由計算機 程序指令和/或裝置來實現。這些電腦程式指令可以被提供給至少一個通用計算機、專 用計算機或其他可編程數據處理裝置的處理器以產生機器，以便通過所述計算機或其他可 編程數據處理裝置的處理器執行的指令產生用於實現流程圖或方塊圖中指定的功能的裝 置。工業適用性提供了一種用於延長便攜設備(例如膝上型計算機或基於電池的智能設備)的使 用壽命的系統和方法。因此，電池可以在一次充電之後使用更長時間，從而允許通過減少需 要生產然後銷毀的電池的數量來減少碳足跡。上面描述的示意性和備選實施例可以通過各種方式相互組合。此外，各圖中示出 的步驟和各種步驟的數量可以根據所示的步驟或步驟數量進行調整。儘管根據特定示意性和備選實施例描述了本發明，但是本發明並不限於這些實施 例。本領域的技術人員可以做出(特別是根據上述教導)仍包括在本發明內的備選實施例、 實例和修改。
權利要求
1.一種用於延長便攜設備的使用壽命的方法，其特徵在於監視便攜設備的電池，所述電池包括至少兩個電池組和至少一個備用組；確定問題組；重新配置所述電池的連接模式以使用所述至少一個備用組替換所述問題電池組；耗盡所述問題組的電量或對所述問題組進行深放電；將所述便攜設備連接到電源以便對所述問題組重新充電；以及在沒有所述至少一個備用組的情況下根據所述連接模式重新連接重新充電或修復後 的組，其中在耗盡電量期間繼續使用所述便攜設備，同時維持所述電池的總電荷。
2.如權利要求1中所述的方法，其特徵在於與基本全新的電池組相比，所述問題組在 能量密度、電荷、容量或內阻中的至少一個中存在缺陷。
3.如權利要求1中所述的方法，其中所述問題組在內阻方面存在缺陷。
4.如權利要求1中所述的方法，其特徵在於使所述問題組的電壓或電流循環變化以 耗盡所述問題組的電量或對所述問題組進行深放電。
5.如權利要求1中所述的方法，其特徵在於按順序對所述電池組進行放電，然後進行 部分充電。
6.如權利要求1中所述的方法，其特徵在於所述便攜設備包括膝上型計算機。
7.如權利要求1中所述的方法，其特徵在於所述便攜設備包括蜂窩電話、MP3播放器、 電視機、個人數字助理或工具。
8.一種便攜設備，其特徵在於電池，其包含至少兩個電池組和至少一個備用組；傳感器，其用於監視所述至少兩個電池組的狀態；連接控制器，其用於重新配置所述電池的連接模式以使用所述至少一個備用組替換問 題組；以及放電/深放電控制器，其用於控制組的放電和重新充電速度以及耗盡問題組的電量或 對問題組進行深放電。
9.如權利要求8中所述的便攜設備，其特徵在於所述便攜設備包括膝上型計算機。
10.如權利要求8中所述的便攜設備，其特徵在於所述便攜設備包括蜂窩電話、MP3播 放器、電視機、個人數字助理或工具。
全文摘要
一種用於延長便攜設備的使用壽命的方法，包括監視便攜設備的電池；確定問題組；重新配置所述電池的連接模式以使用至少一個備用組替換所述問題電池組；耗盡所述問題組的電量或對所述問題組進行深放電；將所述便攜設備連接到電源以便對所述問題組重新充電；以及在沒有所述至少一個備用組的情況下根據所述連接模式重新連接重新充電或修復後的組。
文檔編號H02J7/00GK101999199SQ200980112865
公開日2011年3月30日 申請日期2009年3月30日 優先權日2008年4月18日
發明者C·岡薩雷斯, G·格拉巴尼克, L·施沃茨, L·科扎科夫 申請人:國際商業機器公司