專利名稱：電子設(shè)備中的功率管理與控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于便攜式電子設(shè)備中的功率管理與控制的裝置和方法，尤其涉及用于電池組或燃料電池組的功率管理與控制的裝置和方法，該電池組或燃料電池組用于在燃料電池組連接于具有由電池組的驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)的操作塊的便攜式電子設(shè)備時(shí)產(chǎn)生電壓。
背景技術(shù)：
隨著最近電氣和電子通信以及電化學(xué)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，諸如膝上型計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)的便攜式電子設(shè)備通常由電池的電壓驅(qū)動(dòng)。因此，已經(jīng)對(duì)更長(zhǎng)壽命的電池進(jìn)行了研究。當(dāng)然，當(dāng)該設(shè)備設(shè)置有將商用電源(AC電源)轉(zhuǎn)換成DC電壓的AC轉(zhuǎn)換器時(shí)，在商用電源可用的地方該設(shè)備不需要這種電池。
然而，因?yàn)楸銛y式電子設(shè)備的主要目的是允許用戶在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使用設(shè)備，所以需要在商用電源不可用的戶外的更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)通過(guò)電池電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)便攜式電子設(shè)備的操作塊。為此，便攜式電子設(shè)備包含用于有效管理電池功率的功率管理和控制裝置。
此外，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種電源以延長(zhǎng)諸如筆記本計(jì)算機(jī)的便攜式電子設(shè)備的使用時(shí)間。作為一典型示例，存在通過(guò)提供燃料而產(chǎn)生電力并輸出電壓的燃料電池。如本領(lǐng)域中公知的，通過(guò)向電池堆(stack)提供諸如氫或甲醇的燃料以及作為氧化氣體的空氣可使燃料和空氣彼此進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，燃料電池在發(fā)電體中產(chǎn)生電壓。燃料電池組包括用于調(diào)節(jié)由燃料電池產(chǎn)生的輸出功率(電壓)的DC-DC變流器，和用于根據(jù)外部需要控制DC-DC變流器的輸出的燃料電池控制器。
其中這種燃料電池和可充電電池集成到混合包裝中來(lái)用作便攜式電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電源的一個(gè)示例在索尼公司2004年6月30日提交、2005年1月13日公開(kāi)的題為“電子設(shè)備、電子設(shè)備的電源管理控制裝置、以及電源裝置(ElectronicEquipment，Power Source Management Control Device For Electronic Equipment，AndPower Source Device)”的國(guó)際公開(kāi)No.WO2005/003941(下文中稱為“WO2005/003941”系統(tǒng))中描述。
在WO2005/003941系統(tǒng)中，該裝置包括作為蓄電池的電池、用于控制該電池的電池保護(hù)電路、用于通過(guò)使燃料和空氣彼此進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)而在發(fā)電體中產(chǎn)生電力的燃料電池、和用于控制該燃料電池的燃料電池控制器。
燃料電池控制器和電池保護(hù)電路通過(guò)系統(tǒng)管理總線發(fā)送和接收有關(guān)電池的充電剩余容量和燃料電池的輸出電壓狀態(tài)的信息。
在WO2005/003941系統(tǒng)中，燃料電池控制器和電池保護(hù)電路通過(guò)系統(tǒng)管理總線共享可由操作系統(tǒng)(OS)識(shí)別的中央處理單元(CPU)的系統(tǒng)負(fù)載信息，以便于根據(jù)該負(fù)載信息適當(dāng)?shù)乜刂迫剂想姵睾碗姵氐妮敵觥?br> 例如，如果僅通過(guò)燃料電池的輸出就足以驅(qū)動(dòng)便攜式電子設(shè)備，則使用燃料電池的輸出對(duì)電池充電。如果僅通過(guò)燃料電池的輸出并不能驅(qū)動(dòng)便攜式電子設(shè)備，則電池的電壓被進(jìn)一步放電和提供。如果燃料電池和電池不能提供便攜式電子設(shè)備所需的功率，則計(jì)算機(jī)的主體被強(qiáng)制關(guān)機(jī)。
然而，在WO2005/003941系統(tǒng)中，燃料電池控制器通過(guò)系統(tǒng)總線獲得便攜式電子設(shè)備所需的功率量，即可由OS識(shí)別的中央處理單元(CPU)的負(fù)載信息，以識(shí)別所需系統(tǒng)功率，然后根據(jù)任務(wù)安排識(shí)別所需功率量，即消耗功率信息。即，不可能根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行功率管理和控制。
此外，在WO2005/003941系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)負(fù)載所需的消耗功率超過(guò)燃料電池的輸出功率和電池的充電剩余容量，則關(guān)閉計(jì)算機(jī)主體。因此，不能實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的平穩(wěn)操作。
通常，在諸如便攜式計(jì)算機(jī)的便攜式電子設(shè)備中，當(dāng)若干任務(wù)由光盤驅(qū)動(dòng)器(ODD)、軟盤驅(qū)動(dòng)器(FDD)等同時(shí)進(jìn)行時(shí)，大量功率被迅速消耗。即使這種情況并不頻繁發(fā)生且僅發(fā)生較短時(shí)間，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主體也會(huì)被強(qiáng)制關(guān)機(jī)。因此，這導(dǎo)致用戶在使用便攜式電子設(shè)備時(shí)的不便。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于便攜式電子設(shè)備中功率管理和控制的裝置和方法，其中有效功率供給可根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的消耗功率、燃料電池的輸出功率和電池的充電剩余容量實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于便攜式電子設(shè)備中功率管理和控制的裝置和方法，其中如果系統(tǒng)主體的消耗功率超過(guò)燃料電池的功率與電池的充電電壓量之和，則由燃料電池的功率或電池的充電電壓驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)主體的性能受限制。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供用于便攜式電子設(shè)備中功率管理和控制的裝置和方法，其中包括控制燃料電池的輸出、對(duì)電池充電、和限制系統(tǒng)性能的適當(dāng)功率管理和控制通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行和處理塊或操作塊的電流消耗根據(jù)負(fù)載來(lái)進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)這些目的的一個(gè)方面，提供了用于便攜式電子設(shè)備中功率管理和控制的裝置，包括操作塊，位于具有功率輸入終端和總線連接的便攜式電子設(shè)備內(nèi)，當(dāng)提供驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)消耗功率的同時(shí)進(jìn)行各種操作，并響應(yīng)于性能限制信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率；燃料電池組，包括用于通過(guò)使燃料和空氣彼此進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)而在發(fā)電體中產(chǎn)生電壓的燃料電池，和用于監(jiān)控所產(chǎn)生電壓的狀態(tài)的燃料電池控制器；電池組，包括用于監(jiān)控有關(guān)內(nèi)部蓄電池的剩余容量的信息并輸出該信息的蓄電池控制器；消耗功率傳感器，感測(cè)與由操作塊消耗的電流相對(duì)應(yīng)的功率量并從燃料電池組的電壓終端和電池組的電壓終端連接到操作塊的驅(qū)動(dòng)電壓輸入終端；以及功率管理和控制單元，具有用于通過(guò)連接于總線連接的總線獲得燃料電池的生成電壓容量和有關(guān)蓄電池的剩余容量的信息并用于向操作塊提供性能限制信號(hào)，以便于在如果所感測(cè)的消耗功率超過(guò)燃料電池的生成電壓容量和蓄電池的剩余容量之和時(shí)限制系統(tǒng)的性能。
該裝置還包括設(shè)置在電池組的電壓終端與功率輸入終端之間以響應(yīng)于從控制單元輸出的放電信號(hào)建立蓄電池的放電路徑的放電開(kāi)關(guān)。
控制單元較佳地進(jìn)行控制，從而僅當(dāng)所感測(cè)的功率消耗大于燃料電池的發(fā)電容量時(shí)才輸出放電信號(hào)。
控制單元可阻擋放電信號(hào)并可控制連接在消耗功率傳感器的輸出節(jié)點(diǎn)與電池組的電壓終端之間的充電器，以便于在如果所感測(cè)的消耗功率小于燃料電池所產(chǎn)生的電壓容量時(shí)對(duì)電池組的蓄電池進(jìn)行充電。
消耗功率傳感器可以是電流感測(cè)電阻器。
用于降低和穩(wěn)定輸入電壓的DC-DC變流器可連接在消耗功率傳感器的輸出節(jié)點(diǎn)與操作塊的驅(qū)動(dòng)電壓終端之間，以向操作塊提供穩(wěn)定電壓。
燃料電池組、控制單元和電池組通過(guò)總線連接的總線連接，且控制單元通過(guò)總線獲得有關(guān)燃料電池的發(fā)電容量和電池的剩余容量的信息。
燃料電池組的燃料電池控制器、控制單元、和電池組的蓄電池控制器可通過(guò)系統(tǒng)管理(SM)總線彼此發(fā)送或接收信息。
用于設(shè)定和控制系統(tǒng)的基本輸入/輸出操作的基本輸入輸出系統(tǒng)(BIOS)可連接于操作塊。BIOS可響應(yīng)于從控制單元輸出的性能限制信號(hào)(PLS)限制系統(tǒng)的性能。
操作塊可控制各個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于便攜式電子設(shè)備中功率管理和控制的方法，該電子設(shè)備包括用于在提供驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)消耗功率的同時(shí)進(jìn)行各種操作并用于響應(yīng)于性能限制信號(hào)(PLS)降低系統(tǒng)時(shí)鐘頻率和各個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的操作塊，和用于感測(cè)操作塊消耗功率的消耗功率傳感器。該方法包括以下步驟在連接用于通過(guò)使燃料和空氣彼此進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)而在發(fā)電體中產(chǎn)生電壓的燃料電池組時(shí)，向操作塊提供燃料電池組的電壓；以及通過(guò)消耗功率傳感器感測(cè)操作塊的消耗功率，以及如果所感測(cè)的消耗功率超過(guò)燃料電池組所產(chǎn)生的電壓容量則對(duì)安裝在便攜式電子設(shè)備中的電池組的電壓進(jìn)行放電以向操作塊提供放電電壓。
該方法還可包括如果所檢測(cè)的操作塊消耗功率小于燃料電池組所產(chǎn)生的電壓容量，則向電池組提供燃料電池組的電壓以對(duì)電池組進(jìn)行充電的步驟。
該方法還可包括如果在燃料電池組的電壓和電池組的電壓都提供給操作塊的狀態(tài)中，所感測(cè)的操作塊消耗功率超過(guò)燃料電池組的電壓與電池組的電壓之和，則通過(guò)降低操作塊的運(yùn)行頻率和馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)限制性能的步驟。


從以下結(jié)合附圖給出的對(duì)較佳實(shí)施方式的描述中，本發(fā)明的以上和其它目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，在附圖中圖1是示出具有根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的功率管理和控制裝置的便攜式設(shè)備的框圖；以及圖2是示出用于根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的功率管理和控制的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述用于便攜式電子設(shè)備的功率管理裝置。應(yīng)該注意以下描述僅僅是示例性的，且本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的實(shí)施方式而可用不同形式實(shí)施。此外，應(yīng)該注意在以下描述中，將略去本領(lǐng)域中的可使本發(fā)明的主題混淆的功能和配置的詳細(xì)描述。
圖1是示出使用根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的功率管理和控制裝置的便攜式電子設(shè)備1。參看圖1，根據(jù)本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備1包括具有耦合其上的電池組51的系統(tǒng)主體20，以及連接于系統(tǒng)主體20的功率輸入終端10和總線連接12的燃料電池組30。
燃料電池組30包括用于通過(guò)使燃料和空氣彼此進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)而在發(fā)電體中產(chǎn)生電壓的燃料電池32，用于將由燃料電池32產(chǎn)生的電壓調(diào)節(jié)到電平對(duì)應(yīng)于電壓控制信號(hào)的電壓、并用于輸出經(jīng)調(diào)節(jié)電壓的DC-DC變流器34，以及用于監(jiān)控燃料電池32的狀態(tài)、并用于通過(guò)與外部的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收控制DC-DC變流器34的運(yùn)行的燃料電池控制器36。
DC-DC變流器34的輸出終端和燃料電池組30中燃料電池控制器36的數(shù)據(jù)終端分別連接于系統(tǒng)主體20的功率輸入終端10和總線連接12。
系統(tǒng)主體20包括在提供驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)進(jìn)行或處理根據(jù)用戶需要的各種操作或任務(wù)處理，并且響應(yīng)于性能限制信號(hào)(PLS)的輸入調(diào)節(jié)內(nèi)部操作時(shí)鐘的頻率、并降低內(nèi)部ODD和FDD馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的操作塊40。操作塊40的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率可被提供給處理器(CPU)(未示出)用于總體控制便攜式電子設(shè)備1。系統(tǒng)主體20包括電池組51，它包括用于監(jiān)控有關(guān)內(nèi)部蓄電池的充電剩余容量的信息并輸出該信息；以及功率管理和控制單元50，它在燃料電池組30的電壓終端和數(shù)據(jù)終端連接于功率輸入終端10和總線連接12時(shí)監(jiān)控操作塊40的消耗功率，根據(jù)所感測(cè)的功率與燃料電池組30的發(fā)電容量的比較結(jié)果使用燃料電池組30中產(chǎn)生的電壓對(duì)電池組51進(jìn)行充電、或者將電池組51的電壓放電到功率輸入終端10，并且如果作為燃料電池組30的發(fā)電容量與電池組51的充電剩余容量之和的電壓容量小于所感測(cè)的消耗功率則將性能限制信號(hào)(PLS)輸出到操作塊40。
功率管理和控制單元50包括消耗功率傳感器53，它實(shí)時(shí)感測(cè)操作塊40的消耗功率、連接于用于將通過(guò)功率輸入終端10輸入的電壓穩(wěn)定在具有預(yù)定電平的電壓、并提供作為操作塊40的操作電壓的電壓；放電開(kāi)關(guān)54，用于響應(yīng)于放電控制信號(hào)將電池組51的電壓連接于消耗功率傳感器53的輸入終端；充電器55，用于將電壓輸入終端10或消耗功率傳感器53的輸出終端處的電壓轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定電平的充電電壓CV，以響應(yīng)于充電控制信號(hào)CSS對(duì)電池組51進(jìn)行充電；以及控制單元56，用于通過(guò)經(jīng)由總線連接向燃料電池組30和電池組51發(fā)送并從其接收數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)燃料電池組30的發(fā)電容量和電池組51的充電剩余容量，以及用于通過(guò)根據(jù)由消耗功率傳感器53感測(cè)的操作塊40的消耗功率、燃料電池組30的發(fā)電容量和與電池組51的充電剩余容量相對(duì)應(yīng)的電壓產(chǎn)生充電控制信號(hào)CCS和性能限制信號(hào)PLS來(lái)進(jìn)行功率管理。
如圖1所示，用于控制系統(tǒng)基本輸入/輸出的BIOS57設(shè)置在控制單元56與操作塊40之間，從而BIOS57向操作塊40提供系統(tǒng)性能限制信號(hào)SPLS，用于響應(yīng)于從控制單元56輸出的性能限制信號(hào)PLS降低系統(tǒng)時(shí)鐘頻率并降低ODD或FDD的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。然而，應(yīng)該理解，如果控制單元56可直接調(diào)節(jié)操作塊40的頻率，則不需要BIOS57。
如圖1所示構(gòu)建的便攜式電子設(shè)備1的功率管理和控制裝置較佳地在燃料電池組30與系統(tǒng)主體20連接時(shí)向操作塊40提供從燃料電池組30輸出的生成電壓，并同時(shí)阻擋電池組51的放電路徑。
之后，便攜式電子設(shè)備1的功率管理和控制裝置在僅使用燃料電池組30的輸出電壓根據(jù)系統(tǒng)主體20中操作塊40的消耗功率、燃料電池組30的電壓容量、和電池組51的電壓容量驅(qū)動(dòng)操作塊40的同時(shí)對(duì)電池組51進(jìn)行充電，同時(shí)向操作塊40提供燃料電池組30的電壓和電池組51的充電電壓，或者降低操作塊40的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率以限制系統(tǒng)的性能，從而甚至當(dāng)操作塊40的消耗功率暫時(shí)超過(guò)燃料電池組30和電池組51的電壓容量時(shí)也能防止系統(tǒng)被關(guān)閉。
當(dāng)操作塊40的消耗功率未超過(guò)燃料電池組30的輸出電壓時(shí)，在使用燃料電池組30的輸出電壓驅(qū)動(dòng)操作塊40的同時(shí)，如上構(gòu)建的根據(jù)本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備1的功率管理和控制裝置對(duì)電池組51進(jìn)行充電。
當(dāng)操作塊40的消耗功率超過(guò)燃料電池組30的輸出容量時(shí)，功率管理和控制裝置對(duì)電池組30的充電電壓進(jìn)行放電，以通過(guò)適當(dāng)管理彼此協(xié)作的燃料電池組30和電池組51的輸出功率來(lái)補(bǔ)充不足的功率。
當(dāng)燃料電池組30和電池組51的電壓之和不足以達(dá)到操作塊40的消耗功率時(shí)，便攜式電子設(shè)備1的功率管理和控制裝置降低操作塊40的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，并同時(shí)降低ODD、FDD等的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而甚至在消耗功率暫時(shí)增加時(shí)也可適當(dāng)控制便攜式電子設(shè)備1的操作。
圖2是示出用于功率管理和控制方法的流程圖，該方法被編程在控制單元56的ROM區(qū)域中。
將參照?qǐng)D1和2更詳細(xì)地描述便攜式電子設(shè)備1的功率管理和控制裝置的操作。
當(dāng)如圖1所示構(gòu)建的便攜式電子設(shè)備1運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)主體20中的功率管理和控制單元50的控制單元56讀取預(yù)定時(shí)段中加載在總線連接12上的數(shù)據(jù)，以確定燃料電池組30是否與系統(tǒng)主體20連接(S10)。
如果在步驟S10中確定燃料電池組30未連接于系統(tǒng)主體20，則控制單元56輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SCTL以閉合放電開(kāi)關(guān)54(S12)。因此，電池組51的電壓作為操作電壓通過(guò)放電開(kāi)關(guān)54、消耗功率傳感器53、和DC-DC變流器52提供給操作塊40。
如果燃料電池組30連接于系統(tǒng)主體20，則燃料電池組30的輸出電壓通過(guò)消耗功率傳感器53和DC-DC變流器52提供給操作塊40。
當(dāng)如上所述將燃料電池組30或電池組51的電壓作為操作電壓通過(guò)消耗功率傳感器53和DC-DC變流器52提供給操作塊40時(shí)，操作塊40在以基于預(yù)定內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的速度進(jìn)行根據(jù)用戶需要或任務(wù)處理的各種操作的同時(shí)消耗功率。
這樣，連接在功率輸入終端10和操作塊40之間的消耗功率傳感器53感測(cè)由操作塊40消耗的電流量，并根據(jù)負(fù)載向控制單元56的輸入終端A1和A2提供消耗功率(CP)。雖然消耗功率傳感器53可以若干不同形式實(shí)現(xiàn)，但是它使用本發(fā)明中的電流感測(cè)電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
同時(shí)，系統(tǒng)主體20的控制單元56通過(guò)總線連接向燃料電池組30的燃料電池控制器36發(fā)送數(shù)據(jù)并從其接收數(shù)據(jù)，以識(shí)別燃料電池組30的連接狀態(tài)?？刂茊卧?6也相繼通過(guò)總線連接12和數(shù)據(jù)總線13分別向燃料電池組30的燃料電池控制器36和電池組51的蓄電池控制器發(fā)送數(shù)據(jù)并從其接收數(shù)據(jù)，以檢查燃料電池組30的發(fā)電容量和電池組51的充電剩余容量(S14)?？偩€連接12和數(shù)據(jù)總線13是可以作為用于時(shí)鐘和數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)管理(SM)總線或內(nèi)部集成電路(I2C)總線的串行數(shù)據(jù)總線。
控制單元56通過(guò)輸入終端A1和A2將模擬信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)數(shù)字信號(hào)的值檢查操作塊40的消耗功率(S16)。在檢查燃料電池組30的電壓容量、電池組5 1的充電剩余容量和操作塊40的消耗功率之后，控制單元56確定燃料電池組30的輸出電壓是否足以驅(qū)動(dòng)操作塊40(S18)。
即，控制單元56將控制塊40的消耗功率(CP)與燃料電池組30的生成電壓容量(FCVC)進(jìn)行比較，以確定生成電壓容量(FCVC)是否大于操作塊40的消耗功率(CP)(S18)。如果在步驟S18中確定燃料電池組30的生成電壓容量(FCVC)大于消耗功率(CP)，則控制單元56禁用開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SCTL以關(guān)斷放電開(kāi)關(guān)54(S20)。
之后，控制單元56分析已經(jīng)在步驟S14中通過(guò)經(jīng)由數(shù)據(jù)總線13與電池組51的數(shù)據(jù)通信獲得的有關(guān)電池組51的充電剩余容量的信息，以確定是否需要對(duì)電池組51進(jìn)行充電(S22)。如果在步驟S22中確定電池組51已充滿電，則控制單元56返回到上述最初步驟。如果確定電池組51未充滿電，則控制單元56激活充電控制信號(hào)CCS(S24)。
響應(yīng)于被激活的控制信號(hào)CCS，充電器55通過(guò)消耗功率傳感器53將燃料電池組30的電壓轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定電平的充電電壓(CV)，從而對(duì)電池組51進(jìn)行充電。
在電池組51充電之后，控制單元56通過(guò)數(shù)據(jù)總線13與電池組51的蓄電池控制器通信數(shù)據(jù)，以確定蓄電池是否已經(jīng)充滿電(S26)。如果在步驟26中確定蓄電池未充滿，則控制單元56返回上述初始步驟。如果電池組51充滿電，則控制單元56禁用充電控制信號(hào)CCS，從而使充電器55無(wú)效。
因此，如果燃料電池組30的生成電壓容量大于操作塊40的消耗功率，則燃料電池組30的電壓用于穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)操作塊40并對(duì)電池組51進(jìn)行充電。
如果在步驟S18中確定操作塊40的消耗功率(CP)大于燃料電池組30的生成電壓容量(FCVC)，則控制單元56閉合放電開(kāi)關(guān)54以建立電池組51中的蓄電池的放電路徑(S30)，然后檢查由消耗功率傳感器53感測(cè)的操作塊40的消耗功率(S32)。
當(dāng)放電開(kāi)關(guān)54閉合時(shí)，電池組51的充電電壓(BAT)與從燃料電池組30輸出的生成電壓(FCVC)在消耗功率傳感器53中協(xié)作。即，電池組51的充電電壓(BAT)累加到燃料電池組30的生成電壓(FCVC)上。
在步驟S32中檢查操作塊40的消耗功率(CP)之后，控制單元56確定操作塊40的消耗功率(CP)是否超過(guò)燃料電池組30的生成電壓容量(FCVC)與電池組51的電壓(BAT)之和(S34)。
如果在步驟S34確定操作塊40的消耗功率(CP)小于燃料電池組30的生成電壓容量(FCVC)與電池組51的電壓(BAT)之和，則控制單元56跳到步驟S16然后用兩個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)操作塊40。
然而，如果在步驟S34中確定操作塊40的消耗功率(CP)超過(guò)燃料電池組30的生成電壓容量(FCVC)與電池組51的電壓(BAT)之和，則控制單元56向BIOS57提供性能限制信號(hào)PLS(S36)。
響應(yīng)于性能限制信號(hào)PLS，BIOS57降低操作塊40的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，并將ODD、FDD等馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度限制于較低值。該過(guò)程限制操作塊40的性能，從而減小其消耗功率。
如果消耗功率在操作塊40執(zhí)行多個(gè)任務(wù)時(shí)暫時(shí)快速增加，則控制單元56以系統(tǒng)主體20的消耗功率不超過(guò)燃料電池組30的生成電壓容量的方式自動(dòng)地降低操作塊40的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率或消耗許多功率的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度。
如上所述，如果系統(tǒng)主體20的消耗功率超過(guò)燃料電池組30的生成電壓容量(FCVC)，則根據(jù)本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備1的功率管理和控制裝置建立電池組51的放電路徑，以使用電池組51的充電電壓補(bǔ)充不足的功率。如果系統(tǒng)主體20的消耗功率不超過(guò)燃料電池組30的生成電壓容量且電池組51的電壓未充滿電，則功率管理和控制裝置啟動(dòng)充電器55，從而使電池組51的充電電壓的電平總是處于充滿狀態(tài)。
如果燃料電池組30的生成電壓與電池組51的電壓之和小于操作塊40的消耗功率，則功率管理和控制裝置通過(guò)限制操作塊40的性能進(jìn)行適當(dāng)功率管理，來(lái)以操作塊40的消耗功率不超過(guò)燃料電池組30的生成電壓容量的方式減小總的功率消耗。
便攜式電子設(shè)備并不僅限于筆記本計(jì)算機(jī)，而可以是諸如PDA、通信設(shè)備、便攜式信息終端、和相機(jī)的各種電池供電的電子設(shè)備。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由來(lái)自燃料電池組供電的便攜式電子設(shè)備中的功率管理通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控操作塊的消耗功率、根據(jù)所感測(cè)的操作塊消耗功率和燃料電池組的生成電壓容量對(duì)電池組進(jìn)行充電/放電以及限制操作塊的性能來(lái)進(jìn)行。因此，甚至當(dāng)許多功率暫時(shí)在系統(tǒng)主體中消耗時(shí)，也可防止該系統(tǒng)被關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種用于管理電子設(shè)備中功率的裝置，包括操作模塊，位于所述電子設(shè)備中并響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓消耗功率，所述操作模塊被配置成響應(yīng)于性能限制信號(hào)調(diào)節(jié)內(nèi)部運(yùn)行時(shí)鐘的頻率；燃料電池模塊，包括用于產(chǎn)生電壓的燃料電池和用于監(jiān)控所產(chǎn)生電壓的燃料電池控制器；電池模塊，包括蓄電池和用于監(jiān)控所述蓄電池剩余容量的蓄電池控制器；功率傳感器模塊，被配置成感測(cè)由所述操作模塊消耗的功率量，所述功率傳感器模塊耦合到所述燃料電池模塊的電壓終端、所述電池模塊的電壓終端、和所述操作模塊的驅(qū)動(dòng)電壓輸入終端；以及控制模塊，被配置成通過(guò)經(jīng)由數(shù)據(jù)總線與所述燃料電池模塊和所述電池模塊交換數(shù)據(jù)，獲得所述燃料電池的生成電壓容量和所述蓄電池的剩余容量，以及如果所感測(cè)的消耗功率量超過(guò)所獲得的所述燃料電池生成電壓容量與所獲得的所述電池組的剩余容量之和，則向所述操作模塊提供所述性能限制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述電池模塊的電壓終端與所述操作模塊的功率輸入終端之間的放電模塊，所述放電模塊被配置成響應(yīng)于從所述控制模塊輸出的放電信號(hào)建立所述蓄電池的放電路徑。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊還被配置成阻擋所述放電信號(hào)，并控制耦合于所述功率傳感器模塊的輸出節(jié)點(diǎn)和所述電池模塊的電壓終端的充電器，從而如果所感測(cè)的消耗功率小于所述燃料電池的生成電壓容量，則對(duì)所述電池模塊的所述蓄電池進(jìn)行充電。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述功率傳感器模塊包括電流感測(cè)電阻器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述燃料電池模塊的所述燃料電池控制器、所述控制模塊、和所述電池模塊的所述蓄電池控制器通過(guò)包括系統(tǒng)管理(SM)數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部集成電路(I2C)數(shù)據(jù)總線的至少之一的數(shù)據(jù)總線交換信息。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊被進(jìn)一步配置成如果所述燃料電池模塊的所述電壓終端和數(shù)據(jù)終端連接于所述操作模塊的功率輸入終端和總線連接，則使用所述功率傳感器模塊監(jiān)控所述操作模塊的消耗功率，根據(jù)所感測(cè)的消耗功率與所述燃料電池模塊的生成電壓容量的比較結(jié)果使用所述燃料電池模塊的生成電壓對(duì)所述電池模塊進(jìn)行充電、或?qū)⑺鲭姵啬K的電壓向所述功率輸入終端放電，以及如果所述燃料電池模塊的生成電壓容量與所述電池模塊的充電剩余容量之和小于所感測(cè)的消耗功率，則將所述性能限制信號(hào)輸出到所述操作模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊包括所述功率傳感器模塊，所述功率傳感器模塊耦合于所述操作模塊以實(shí)時(shí)感測(cè)由所述操作模塊消耗的功率量，放電模塊，被配置成響應(yīng)于放電控制信號(hào)向所述功率傳感器模塊的輸入終端提供所述電池模塊的電壓，充電器模塊，被配置成將所述功率傳感器模塊的輸入終端處的電壓或所述功率傳感器模塊的輸出終端處的電壓轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定電平的充電電壓，以響應(yīng)于充電控制信號(hào)對(duì)所述電池模塊進(jìn)行充電；以及其中，所述控制單元被進(jìn)一步配置成通過(guò)所述總線連接與所述燃料電池模塊和所述電池模塊交換數(shù)據(jù)，以檢測(cè)所述燃料電池模塊的生成電壓容量和所述電池組的充電剩余容量，以及根據(jù)所感測(cè)的由所述操作模塊消耗的功率量、所述燃料電池模塊的生成電壓容量、和所述電池模塊的充電剩余容量產(chǎn)生所述充電控制信號(hào)和所述性能限制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括被配置成向所述操作塊提供穩(wěn)定輸入電壓的DC-DC變流器，所述DC-DC變流器設(shè)置在所述功率傳感器模塊的輸出節(jié)點(diǎn)與所述操作模塊的驅(qū)動(dòng)電壓輸入終端之間。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述功率傳感器模塊包括電流感測(cè)電阻器。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述操作模塊被進(jìn)一步配置成控制至少一個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述燃料電池通過(guò)使燃料與空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)而在發(fā)電體中產(chǎn)生電壓。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述操作模塊、所述電池模塊、所述功率傳感器模塊、和所述控制模塊共同置于所述電子設(shè)備的主體內(nèi)，且其中所述燃料電池模塊位于所述主體的外部。
13.一種管理電子設(shè)備中功率的方法，所述電子設(shè)備包括用于在消耗功率時(shí)進(jìn)行各種操作的操作模塊、和用于感測(cè)由所述操作模塊消耗的功率量的功率傳感器模塊，所述方法包括響應(yīng)于燃料電池的連接將由所述燃料電池產(chǎn)生的電壓提供給所述操作模塊，所述燃料電池通過(guò)使燃料與空氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而在發(fā)電體中產(chǎn)生電壓；使用所述傳感器模塊感測(cè)由所述操作模塊消耗的功率量；以及如果所感測(cè)的消耗功率量超過(guò)所述燃料電池的生成電壓容量，則對(duì)位于所述電子設(shè)備中的電池模塊電壓進(jìn)行放電，以將所放電的電壓提供給所述操作模塊。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，還包括如果所感測(cè)的消耗功率量小于所述燃料電池的生成電壓容量，則將所述燃料電池的電壓提供給所述電池模塊以對(duì)所述電池模塊進(jìn)行充電。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，還包括如果在將所述燃料電池的電壓和所述電池模塊的電壓都提供給所述操作模塊的狀態(tài)中，所感測(cè)的消耗功率量超過(guò)所述燃料電池的生成電壓容量與所述電池模塊的電壓之和，則限制所述操作模塊的性能。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，限制性能包括產(chǎn)生用于降低所述操作模塊的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的控制信號(hào)。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，限制性能包括產(chǎn)生使所述操作模塊控制至少一個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制信號(hào)。
18.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，提供電壓以對(duì)所述電池模塊進(jìn)行充電包括根據(jù)所感測(cè)的由所述操作模塊消耗的功率量、所述燃料電池的生成電壓容量、和所述電池模塊的剩余容量將所述燃料電池的電壓提供給處于預(yù)定電平的所述電池模塊。
19.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，還包括將提供給所述操作模塊的輸入電壓穩(wěn)定在預(yù)定電平。
20.一種用于管理電子設(shè)備中功率的系統(tǒng)，包括用于調(diào)節(jié)所述電子設(shè)備中運(yùn)行時(shí)鐘頻率的裝置；用于監(jiān)控由位于所述電子設(shè)備外的燃料電池產(chǎn)生的電壓容量的裝置；用于監(jiān)控位于所述電子設(shè)備內(nèi)的電池的剩余容量的裝置；用于監(jiān)控由所述電子設(shè)備中的操作模塊所消耗的功率量的裝置；用于獲得所述燃料電池的生成電壓容量和所述電池的剩余容量的裝置；用于激活所述調(diào)節(jié)裝置以在所消耗功率量超過(guò)所述燃料電池的生成電壓容量與所述電池的剩余容量之和時(shí)調(diào)節(jié)所述運(yùn)行時(shí)鐘的頻率的裝置；以及用于在所消耗功率量超過(guò)所述燃料電池的生成電壓容量時(shí)對(duì)所述電池的電壓進(jìn)行放電以將所放電的電壓提供給所述操作模塊的裝置。
全文摘要
為了管理電子設(shè)備的燃料電池和電池的功率，可感測(cè)由電子設(shè)備中操作模塊所消耗的功率量?？色@得燃料電池的生成電壓容量和電池的剩余容量。根據(jù)所感測(cè)的消耗功率量和燃料電池的生成電壓容量對(duì)電池進(jìn)行放電/充電。如果所感測(cè)的消耗功率量超過(guò)燃料電池的生成電壓容量與電池的剩余容量之和，則將性能限制信號(hào)提供給操作模塊。操作模塊可響應(yīng)于性能限制信號(hào)調(diào)節(jié)內(nèi)部運(yùn)行時(shí)鐘的頻率。
文檔編號(hào)H01M10/42GK101071328SQ20071008974
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者吳長(zhǎng)根 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社