專利名稱：一種管理電池使用時間的方法、裝置和便攜式計算機的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池技術，特別是指一種管理電池使用時間的方法、裝置和便攜式計算機。
背景技術：
便攜式計算機得到了廣泛的應用，特別是在移動式辦公的各種應用場景下，人們已經離不開便攜式計算機的參與。但是由于電池技術的限制，在沒有固定電源的場景中，便攜式計算機的工作時間受到了很大的限制，例如在野外，一個電池能夠提供的工作時間通常在2 3個小時；使得便攜式計算機成為了一個雞肋。發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術中至少存在如下問題便攜式計算機在電池模式下，用戶無法控制電池的供電功率，只能被動地使用剩余電池電量，導致便攜式計算機無法在足夠長的時間內處于工作狀態。
發明內容
本發明的目的是提供一種管理電池使用時間的方法、裝置和便攜式計算機，用戶可以利用電池的剩余電量實現便攜式計算機能夠在用戶設定的合理長的時間內處于工作狀態。一種管理電池使用時間的方法，包括獲取電池的放電電流的上限閾值和所述放電電流的下限閾值；以及獲取電池的剩余電量；根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出所述剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍；根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。所述的方法中，所述計算出所述剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍具體包括使用時間區間范圍上限Tmax = CRM/(Imin^V)使用時間區間范圍下限Tmin = CRM/ (Imax^V)；其中，CRM為電池的剩余電量，物理單位為瓦時；I為放電電流，則Liiin表示所述放電電流的下限閾值，Imax表示所述放電電流的上限閾值；V為電池電壓。所述的方法中，所述重新設定所述放電電流的數值，具體包括將所述放電電流的數值設定為平均放電電流；在一個周期內獲取實時放電電流并將所述實時放電電流與所述平均放電電流進行比較，所述實時放電電流大于所述平均放電電流時，通過調節CPU頻率， LCD背光亮度和/或關閉/打開外部設備，以控制電池的放電電流變小；所述實時放電電流小于等于所述平均放電電流時，不調節。所述的方法中，所述用戶選定的使用時間，具體通過以下方式確定建立圖表，所述圖表的豎軸表示電池提供的剩余電量，所述圖表的橫軸表示剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍；則用戶在橫軸上選擇的使用時間區間，應當位于所述使用時間區間范圍上限與所述使用時間區間范圍下限之間。
一種管理電池使用時間的裝置，包括電流閾值獲取單元，用于獲取電池的剩余電量、放電電流的上限閾值和放電電流的下限閾值；使用時間計算單元，用于根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出電池的剩余電量的所能夠提供的使用時間區間范圍；放電設定單元，用于根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。所述的裝置還包括電流閾值估算單元，用于當便攜式計算機在打開狀態下，由所述便攜式計算機的最小負載和最大負載預估電池放電電流的上限閾值和下限閾值。所述的裝置還包括調節單元，用于調節CPU頻率，LCD背光亮度和/或關閉/打開外部設備，以控制所述放電電流的數值；周期檢測單元，用于在一個周期內將檢測到的實時放電電流與平均放電電流進行比較，所述實時放電電流大于所述平均放電電流時，通知所述調節單元；其中，設定后的所述放電電流為所述平均放電電流。所述裝置中，還包括用戶交互單元，用于接收用戶的輸入信息，并根據所述輸入信息獲得用戶選定的所述使用時間。一種便攜式計算機，包括電池，用于存儲電能，并為便攜式計算機提供放電電流； 寄存器，用于存放電池的放電電流的上限閾值和所述放電電流的下限閾值；系統管理總線， 與電池、寄存器連接；電池管理平臺，與所述系統管理總線連接，用于獲取所述電池的放電電流的上限閾值和下限閾值，電池存儲的電能的剩余電量；并根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出電池的剩余電量的所能夠提供的使用時間區間范圍；根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。所述便攜式計算機中，還包括調節單元，用于調節CPU頻率，IXD背光亮度和/或關閉/打開外部設備，以控制電池的放電電流。應用所提供的技術方案，在電池模式下，用戶可以根據電池中存儲的剩余電量，主動控制電池的供電功率，使得便攜式計算機能夠在用戶設定的合理長的時間內處于工作狀態。
圖1為本發明實施例管理電池使用時間的方法流程示意圖；圖2為本發明實施例管理電池的嵌入式控制器結構示意圖；圖3為本發明實施例嵌入式控制器與其他設備連接示意圖；圖4為本發明實施例電池結構電路示意圖；圖5為本發明實施例放電曲線示意圖；圖6為本發明實施例管理電池使用時間的裝置結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術特征和實施效果更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明的技術方案進行詳細描述。本發明提供的實施例中，用戶可以根據需要在一定時間范圍內選擇電池的剩余使用時間，動態控制電池的供電功率。一種管理電池使用時間的方法，如圖1所示，包括
步驟101，獲取電池的放電電流的上限閾值和所述放電電流的下限閾值；步驟102，獲取電池的剩余電量；步驟103，根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和所述放電電流的下限閾值，計算出電池的剩余電量的所能夠提供的使用時間區間范圍；步驟104，根據來自用戶選定的使用時間，重新調整所述放電電流的數值；其中， 所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。應用所提供的技術方案，在電池模式下，用戶可以根據電池中存儲的剩余電量，主動控制電池的供電功率，使得便攜式計算機能夠在用戶設定的合理長的時間內處于工作狀態。其步驟101中，便攜式計算機在計算機打開狀態(SO)下，由系統的最小負載預估電池放電電流的上限閾值，由系統的最大負載預估放電電流的下限閾值。其中，放電電流的上限閾值和下限閾值是根據計算機的硬件預先計算出來的；例如，某款特定型號的便攜式計算機的硬件配置是一定的，那么結合省電方案，可以提前測試得到它的放電電流的上限閾值Imax和下限閾值Imin，并作為重要參數保存在寄存器里面。與狀態SO相關的狀態還包括S3，暫掛到RAM ；S4/S5，暫掛到磁盤/軟關閉。在步驟103中，對應的計算出使用時間區間范圍的上限和下限，公式是使用時間區間范圍上限Tmax = CRM/(Imin*V)(1)使用時間區間范圍下限Tmin = CRM/(Imax*V)(2)其中，CRM為電池的剩余電量，物理單位為瓦時(Wh)，I為放電電流，物理單位為安培，V為電池電壓，物理單位為伏特；這些參數均可以通過系統管理總線(SMBus)實時從電池的寄存器(BMU，BATTERYMONITORING UNIT)中讀取，通常，電池讀取信息的周期是250毫秒。并且，公式⑴以及⑵可以不用考慮電池的設計容量，溫度條件或者放電次數。例如，某時刻電池的CRM = 25. llWh，電壓V = 12. 47V，之后，確定放電電流的下限閾值Lnin以及上限閾值Imax，分別計算出使用時間區間范圍上限Tmax以及使用時間區間范圍下限Tmin0如果上限閾值Imax = 1. 81A，則使用時間區間范圍下限Tmin = 25. 11/ (1.81*12.47) = 1. 1125Hr ；如果下限閾值Lnin = 1A，則使用時間區間范圍上限Tmax = 25. 11/(1*12. 47) = 2. 0136Hr。步驟102中，通過系統管理總線獲取電池氣量計(GAS Gauge)芯片中記載的電池剩余電量，以及溫度等工作參數。步驟104中，根據來自用戶選定的使用時間Tdes，重新設定所述放電電流的數值， 其中，Tdes是用戶希望達到的一個時間值。作為一個動態的實時過程，具體包括在用戶選定使用時間Tdes之后，根據剩余電量CRM和Tdes計算出平均放電電流Imid，這是一個理論數值，重新設定所述放電電流為所述平均放電電流Liiid，并實時檢測放電電流的實際數值 Ireal。將Ireal與hid進行比較，如果Ireal大于Imid，則執行調節操作，具體包括通過調節CPU頻率，LCD背光亮度和/或關閉外部硬件和打開/關閉不在使用的硬件，以控制電池的供電功率；其中，外部硬件可以是USB設備，以太網控制芯片等。反之，Ireal小于等于Imid，則不需執行調節操作。進一步優化上述方案，實時檢測放電電流時，周期性采集放電電流，例如，以5秒鐘為一個調節周期，一個調節周期內采集k/250ms = 20次，如果超過10次采集到的Ireal 大于Imid，則認為當前周期的Ireal大于Imid，則在下一個調節周期內，執行調節操作。反之，則認為Ireal小于等于Imid。步驟104之后，還包括步驟105，對電池的放電情況做補償監測，動態地調整系統的用電情況。補償監測中，不僅需要實時檢測電池的放電電流Ireal，而且檢測電池的剩余電量CRM，并根據當前的CRM，實時計算出預估使用時間Td，由于用戶在通常情形下需要Td 大于等于Tdes，因此，如果出現Td小于Tdes的情形，需要通過調節CPU頻率，IXD背光亮度和/或關閉外部硬件和打開/關閉不在使用的硬件，以降低電池的供電功率。在隨后的補償監測過程中，直至Td大于用戶設定時間Tdes時，停止調節。由于實際使用過程中可能會遇到各種各樣的情形，這會導致便攜式計算機的實際使用時間小于用戶設定時間Tdes，應用補償監測技術，根據當前的放電電流Ireal和剩余電量CRM，實時計算出Td，并在Td小于Tdes時，通過調節便攜式計算機的功耗來保證用戶的體驗。包括圖5中，豎軸表示電池提供的剩余電量(mAh)，橫軸表示剩余電量所能夠提供的使用時間范圍，根據公式(1)和(2)可以看出，直線斜率的物理意義在于I*V = CRM/T，其中， V是常量，因此直線斜率直接表征了 I的大小，其中，圖中作為直線的兩條實線的斜率分別表示放電電流的上限閾值和下限閾值，分別對應系統的最小使用負載和最大使用負載；兩條直線與橫軸的交點形成了使用時間區間范圍上限和使用時間區間范圍下限。在此狀況區間下，假如客戶選擇2小時作為剩余時間，則表明需要在橫軸的120分鐘處，甚至在橫軸的 120分鐘之后的某處選定。圖中的虛線是實時檢測的放電電流Ireal所形成的曲線，為一種優選的放電電流數值，但并非唯一的技術方案，這是因為，在該虛線的右側，在實線所劃定的范圍內，仍然可以作出其他不同的虛線對應的技術方案。在實際應用的過程中，以ThinkPad等商務型的便攜式計算機為例，其電池攜帶的電量，正常情形下可以支持計算機高負荷工作3小時，當處于特殊場合，例如旅行途中時， 用戶希望計算機的工作時間可以延長。當電池的剩余電量是滿電量時，Tmin = 3小時，則 Imax是正常工作3小時的電流強度，且根據經驗或者通過預設的各個器件的最小工作電流，可以計算出^iin = 3/5Imax,由于工作電壓通常保持恒定(這也是保護計算機內部器件的需要)，因此可以計算得到上限閾值Tmax = 5小時。用戶設定的使用時間Tdes = 4小時， 則顯然可以計算出Liiid = 3/4Imax，并重新設定所述放電電流的數值。實時檢測放電電流時，周期性采集放電電流，例如，以5秒鐘為一個調節周期，一個調節周期內采集^/250ms =20次，如果超過10次采集到的Ireal大于Imid,則認為當前周期的Ireal大于Imid,即， 出現了 Td小于Tdes的情形，則在下一個調節周期內，執行調節操作。反之，則認為Ireal 小于等于Imid，不必調節。對應的，本發明還提供一種管理電池使用時間的裝置，如圖6所示，包括電流閾值獲取單元2011，用于獲取電池的剩余電量、放電電流的上限閾值和下限閾值；使用時間計算單元2012，用于根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出電池的剩余電量的所能夠提供的使用時間區間范圍；
放電設定單元2013，用于根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。應用所提供的技術方案，在電池模式下，根據電池中存儲的剩余電量，自行控制電池的供電功率，使得便攜式計算機能夠在用戶設定的合理長的時間內處于工作狀態。其中，使用時間計算單元2012根據的計算公式是使用時間區間范圍上限Tmax = CRM/(Imin*V) (1)使用時間區間范圍下限Tmin = CRM/(Imax*V) (2)可以將管理電池使用時間的裝置設計在一個芯片中實現，該芯片稱為電池管理平臺201，并與充電控制器202，電池監測器203，以及寄存器204連接。如圖2所示，是其中的一種具體實施例的結構；包括電池管理平臺201，充電控制器202，電池監測器203，寄存器204，電池205， 以及系統管理總線206。上述的若干器件共同組成了一個嵌入式控制器(EC，Embedded Controller)200。寄存器204，用于存放電池的放電電流的上限閾值和下限閾值；電池監測器203(GAS Gauge芯片)，用于監測放電電流和剩余電量等工作參數，內預設有系統最小負載和最大負載對應的電池放電電流的上限閾值和下限閾值。電池管理平臺201通過系統管理總線206讀取電池205的工作參數，進而得到可選擇的電池剩余電量使用時間范圍。除此，充電控制器202，以及電池監測器203也可以嵌入到電池205中，稱為電池 205內部的部件。或者，電池205應當能夠為電池管理平臺201提供相應的工作參數，并且這些工作參數可以被用于獲取放電電流的上限閾值和下限閾值，電池的剩余電量。其所提供的具體的工作參數不應加以限制。如圖3所示，電池管理平臺201與CPU206，LCD207，USB外設208，圖像控制器209， 局域網(LAN，Local Area Network) 201 以及用戶界面(UI，UserInterface) 211 連接，其中用戶可以通過UI界面設置使用時間，該使用時間在所述使用時間區間范圍之內。 相應地，電源管理需要根據該重新設置的使用時間，調整系統的用電負載，如關閉LCD屏幕背光，CPU降頻等。嵌入式控制器200可以直接控制IXD背光亮度；網絡芯片在沒有使用的時候也可以通過操作系統將其關閉達到省電的目的；CPU降頻和顯卡降頻有相應的現有方案可以實現；USB5V電壓可以通過線路控制將其關閉。在實現上述技術方案的過程中，采用程序代碼實現，并將代碼存放在電池管理平臺201中。裝置中還包括電流閾值估算單元，用于當便攜式計算機在打開狀態下，由所述便攜式計算機的最小負載和最大負載預估電池放電電流的合理的上限閾值和下限閾值。調節單元，用于調節CPU頻率，LCD背光亮度，以及關閉/打開外部設備，以控制電池的供電功率。用戶交互單元(UI)，用于接收用戶的輸入信息，并根據所述輸入信息獲得用戶選定的所述使用時間。具體而言，可以是提供一個圖表，豎軸表示電池提供的剩余電量(mAh)，橫軸表示剩余電量所能夠提供的使用時間范圍，根據公式(1)和(2)可以看出，直線斜率的物理意義在于I*V = CRM/T，其中，V是常量，因此直線斜率直接表征了 I的大小，其中，圖中作為直線的兩條實線的斜率分別表示放電電流的上限閾值和下限閾值，兩條直線與橫軸的交點形成了使用時間區間范圍上限和使用時間區間范圍下限。用戶在橫軸上選擇的使用時間區間，應當位于使用時間區間范圍的上限與下限之間。或者，提供數字，例如，以0. 5小時作為使用時間的最小粒度，顯示的數字則是3小時、3. 5小時、4小時、4. 5小時，以及5小時。并等待用戶的選擇作為輸入信息，根據所述輸入信息獲得用戶選定的所述使用時間。如圖4所示，則是電池結構電路的示意圖，描述了電池205與嵌入式控制器200以及用戶界面211的電連接關系，并描述了嵌入式控制器200的內部的電路結構。其中嵌入式控制器200的內部包括系統管理總線206，寄存器204，電池管理平臺201，以及比較器212。寄存器204 中有根據用戶設定得到的參考放電電流，系統實時放電電流與此參考值在比較器212中做比較，通過GPIO信號反饋給電池管理平臺201。用戶界面211處選擇具體的調整方案，由電池管理平臺201根據用戶的選擇，計算出相應的調整指令，并發送給CPU、IXD，以及其他的設備硬件，以調節CPU頻率，IXD背光亮度和關閉不在使用的硬件，控制電池的供電功率。對應的，本發明提供一種便攜式計算機，包括電池205，用于為便攜式計算機提供放電電流；還進一步包括寄存器204，用于存放電池的放電電流的上限閾值和下限閾值；電池管理平臺201，用于獲取所述電池的放電電流的上限閾值和下限閾值，電池的剩余電量；并根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出電池的剩余電量的所能夠提供的使用時間區間范圍；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內；根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值。計算機中還可以包括系統管理總線206，與電池205、寄存器204連接；調節單元，用于調節CPU頻率，LCD背光亮度，以及關閉/打開外部設備，以控制電池的供電功率。本發明的實施例具有以下有益效果，在電池原有具備的性能的基礎上，根據電池的剩余電量以及放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍，供用戶在此區間范圍內選擇；并根據用戶選擇的一個特定的時間值，計算和協調系統工作負載，這包括調節CPU頻率，IXD背光亮度和關閉不在使用的硬件，以控制電池的供電功率，達到符合電池目標時間。用戶不再是被動地使用電池的剩余電量，而是動態控制使用剩余電量，特別是對于野外作業的便攜式計算機，尤為實用。應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，所有的參數取值可以根據實際情況調整，且在該權利保護范圍內。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種管理電池使用時間的方法，其特征在于，包括獲取電池的放電電流的上限閾值和所述放電電流的下限閾值；以及獲取電池的剩余電量；根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出所述剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍；根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算出所述剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍具體包括使用時間區間范圍上限Tmax = CRM/(Imin^V)使用時間區間范圍下限Tmin = CRM/(Imax^V)；其中，CRM為電池的剩余電量，物理單位為瓦時；I為放電電流，則Liiin表示所述放電電流的下限閾值，Imax表示所述放電電流的上限閾值；V為電池電壓。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述重新設定所述放電電流的數值，具體包括將所述放電電流的數值設定為平均放電電流；在一個周期內獲取實時放電電流并將所述實時放電電流與所述平均放電電流進行比較，所述實時放電電流大于所述平均放電電流時，通過調節CPU頻率，LCD背光亮度和/或關閉/打開外部設備，以控制電池的放電電流變小；所述實時放電電流小于等于所述平均放電電流時，不調節。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述用戶選定的使用時間，具體通過以下方式確定建立圖表，所述圖表的豎軸表示電池提供的剩余電量，所述圖表的橫軸表示剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍；則用戶在橫軸上選擇的使用時間區間，應當位于所述使用時間區間范圍上限與所述使用時間區間范圍下限之間。
5.一種管理電池使用時間的裝置，其特征在于，包括電流閾值獲取單元，用于獲取電池的剩余電量、放電電流的上限閾值和放電電流的下限閾值；使用時間計算單元，用于根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出電池的剩余電量的所能夠提供的使用時間區間范圍；放電設定單元，用于根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括電流閾值估算單元，用于當便攜式計算機在打開狀態下，由所述便攜式計算機的最小負載和最大負載預估電池放電電流的上限閾值和下限閾值。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括調節單元，用于調節CPU頻率，LCD背光亮度和/或關閉/打開外部設備，以控制所述放電電流的數值；周期檢測單元，用于在一個周期內將檢測到的實時放電電流與平均放電電流進行比較，所述實時放電電流大于所述平均放電電流時，通知所述調節單元；其中，設定后的所述放電電流為所述平均放電電流。
8.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，用戶交互單元，用于接收用戶的輸入信息，并根據所述輸入信息獲得用戶選定的所述使用時間。
9.一種便攜式計算機，其特征在于，包括電池，用于存儲電能，并為便攜式計算機提供放電電流；寄存器，用于存放電池的放電電流的上限閾值和所述放電電流的下限閾值；系統管理總線，與電池、寄存器連接；電池管理平臺，與所述系統管理總線連接，用于獲取所述電池的放電電流的上限閾值和下限閾值，電池存儲的電能的剩余電量；并根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出電池的剩余電量的所能夠提供的使用時間區間范圍；根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。
10.根據權利要求9所述的便攜式計算機，其特征在于，還包括調節單元，用于調節CPU頻率，LCD背光亮度和/或關閉/打開外部設備，以控制電池的放電電流。
全文摘要
本發明提供一種管理電池使用時間的方法、裝置和便攜式計算機，其中，方法包括獲取電池的放電電流的上限閾值和所述放電電流的下限閾值；獲取電池的剩余電量；根據所述剩余電量以及所述放電電流的上限閾值和下限閾值，計算出所述剩余電量所能夠提供的使用時間區間范圍；根據來自用戶選定的使用時間，重新設定所述放電電流的數值；其中，所述使用時間位于所述使用時間區間范圍之內。應用所提供的技術方案，在電池模式下，根據電池中存儲的剩余電量，自行控制電池的供電功率，使得便攜式計算機能夠在用戶設定的合理長的時間內處于工作狀態。
文檔編號G06F1/32GK102195304SQ20101012475
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者周衛春 申請人:聯想(北京)有限公司