特許 7542081 マルチセル対応蓄電装置の電源管理回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-21

(45)【発行日】2024-08-29

(54)【発明の名称】マルチセル対応蓄電装置の電源管理回路

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240822BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302B

H02J7/02 H

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022567187

(86)(22)【出願日】2020-05-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-04

(86)【国際出願番号】 US2020031341

(87)【国際公開番号】W WO2021225576

(87)【国際公開日】2021-11-11

【審査請求日】2023-03-13

(73)【特許権者】

【識別番号】502208397

【氏名又は名称】グーグル エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｇｏｏｇｌｅ ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１６００ Ａｍｐｈｉｔｈｅａｔｒｅ Ｐａｒｋｗａｙ ９４０４３ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フェイ，チャオ

(72)【発明者】

【氏名】オスターハウト，ダグラス

(72)【発明者】

【氏名】ラクシュミカンタン，スリカンス

【審査官】対馬 英明

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２０６２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０４８５３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００７／１０００３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－３２２５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３０１８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

折りたたみ式デバイスであって、
第１部分と、
第２部分とを備え、前記折りたたみ式デバイスが軸に沿って折りたたまれたとき前記第１部分は前記第２部分の少なくとも一部を覆い、前記折りたたみ式デバイスはさらに、
前記第１部分の内部に収納された第１蓄電装置と、
前記第１蓄電装置と直列接続された第２蓄電装置とを備え、前記第２蓄電装置は前記第２部分の内部に収納され、前記第１蓄電装置の蓄電容量は、前記第２蓄電装置とは異なり、前記折りたたみ式デバイスはさらに、
第１組の部品に電力を供給するための第１電力信号を、前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて生成するように構成された第１パワーコンバータと、
第２組の部品に電力を供給するための第２電力信号を、前記第２蓄電装置ではなく前記第１蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて生成するように構成された第２パワーコンバータと、
前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とに接続され、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間でエネルギーを転送するように構成されたアクティブ平衡回路とを備える、折りたたみ式デバイス。

【請求項2】

前記アクティブ平衡回路は、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間で前記エネルギーを転送するように構成された第３パワーコンバータを少なくとも含む、請求項１に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項3】

前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間で前記エネルギーを転送するように構成された第４パワーコンバータをさらに備え、前記第３パワーコンバータおよび前記第４パワーコンバータの各々は、ＤＣ／ＤＣパワーコンバータを含む、請求項２に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項4】

前記第３パワーコンバータは、前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置に前記エネルギーを転送するためのバックコンバータとして動作するように構成される、請求項２に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項5】

前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間で前記エネルギーを転送するように構成された第４パワーコンバータをさらに備え、前記第４パワーコンバータは、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置に前記エネルギーを転送するためのブーストコンバータとして動作するように構成される、請求項２または４に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項6】

前記折りたたみ式デバイスは、前記第２蓄電装置と前記アクティブ平衡回路とに接続された充電器をさらに備え、前記充電器は、前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置にエネルギーを転送するように構成される、請求項２～５のいずれか１項に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項7】

前記充電器が前記エネルギーを転送することは、前記第３パワーコンバータが、前記充電器から前記第１蓄電装置への電圧に変更を加えることを含む、請求項６に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項8】

前記第１蓄電装置は、Ｘ ｍＡｈの容量を有し、
前記第２蓄電装置は、Ｙ ｍＡｈの容量を有し、
前記充電器は、（Ｘ＋Ｙ）／２ ｍＡの出力電流能力を有するように設計され、
前記アクティブ平衡回路は、｜Ｘ－Ｙ｜／２ ｍＡの電流平衡能力を有するように設計される、請求項６または７に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項9】

前記第１組の部品は、通常、前記第２組の部品よりも多くの電力を消費する、請求項１～８のいずれか１項に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項10】

前記第１組の部品は、ディスプレイを含み、
前記第２組の部品は、プロセッサを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の折りたたみ式デバイス。

【請求項11】

第１パワーコンバータが、第１蓄電装置および第２蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて、第１組の部品に電力を供給するための第１電力信号を生成するステップと、
第２パワーコンバータが、前記第２蓄電装置ではなく前記第１蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて、第２組の部品に電力を供給するための第２電力信号を生成するステップと、
前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とに接続されたアクティブ平衡回路が、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間でエネルギーを転送するステップとを含み、
前記第１蓄電装置の蓄電容量は、前記第２蓄電装置とは異なり、
前記第１蓄電装置は、折りたたみ式デバイスの第１部分の内部に収納され、前記第２蓄電装置は、前記折りたたみ式デバイスの第２部分の内部に収納され、前記折りたたみ式デバイスが軸に沿って折りたたまれたとき前記第１部分は前記第２部分の少なくとも一部を覆う、方法。

【請求項12】

前記アクティブ平衡回路は、第３パワーコンバータを少なくとも含み、前記転送するステップは、前記第３パワーコンバータが、前記第２蓄電装置に供給される前記第１蓄電装置からの電圧に変更を加えるステップを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記アクティブ平衡回路は、第４パワーコンバータをさらに含み、前記転送するステップは、前記第４パワーコンバータが、前記第１蓄電装置に供給される前記第２蓄電装置からの電圧に変更を加えるステップを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記エネルギーを転送するステップは、前記第３パワーコンバータを、前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置に前記エネルギーを転送するためのバックコンバータとして動作させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記エネルギーを転送するステップは、前記第４パワーコンバータを、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置に前記エネルギーを転送するためのブーストコンバータとして動作させるステップを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記第２蓄電装置と前記アクティブ平衡回路とに接続された充電器が、前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置にエネルギーを転送するステップをさらに含む、請求項１２～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記充電器が前記エネルギーを転送するステップは、前記第３パワーコンバータが、前記充電器から前記第１蓄電装置への電圧に変更を加えるステップを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記第１蓄電装置は、Ｘ ｍＡｈの容量を有し、
前記第２蓄電装置は、Ｙ ｍＡｈの容量を有し、
前記充電器は、（Ｘ＋Ｙ）／２ ｍＡの出力電流能力を有するように設計され、
前記アクティブ平衡回路は、｜Ｘ－Ｙ｜／２ ｍＡの電流平衡能力を有するように設計される、請求項１６または１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

背景
ポータブル電子装置（たとえば、携帯電話、折りたたみ式電話、ラップトップコンピュータなど）のディスプレイは、ますます大きくなっている。ディスプレイは、サイズが大きくなると、その他の部品（たとえば、カメラ、プロセッサなど）と比較してポータブル電子装置の大量の電力を消費してしまう場合がある。ディスプレイが大きくなったことで電力消費が増えると、特に再充電用電源が近くになかったり都合が付かなかったりした場合、ポータブル電子装置のユーザビリティが低下してしまう可能性がある。大容量バッテリー（たとえば、より多くのセルを有するまたはアンペア数がより高い）を特徴とするポータブル電子装置もあるが、このようなバッテリーは重量を増やしてしまう可能性があるので、ポータブル電子装置のポータビリティを低下させてしまう。さらには、マルチセル対応バッテリーの場合、マルチセル対応バッテリー間のエネルギー蓄積を平衡にするために電源管理回路を追加する必要がある可能性があり、アンペア時（バッテリセルが動作できる期間に等しい）の点でマルチセル対応バッテリーの効率を低下させてしまう可能性がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

概要
開示する主題の実施例によると、電源管理回路は、マルチセル対応蓄電装置を有するデバイスにおけるシステム電力、電源管理および蓄電装置の充電機能を提供し得る。マルチセル対応蓄電装置は、同じエネルギー蓄積容量または異なるエネルギー蓄積容量の直列接続された２つ以上の蓄電装置（マルチセル対応蓄電装置の各セルを指す場合がある）を備え得る。電源管理回路は、マルチセル対応蓄電装置の各セル間で（たとえば、パッシブ平衡回路と比較して）効率よくエネルギーを転送するためのアクティブ平衡回路を備え得ることにより、蓄電セルが動作できる期間を改善する。効率を向上させることがより長い動作期間につながり、マルチセル対応蓄電装置を折りたたみ式モバイル機器やタブレット端末などフォームファクターが小さいデバイス（ラップトップコンピュータなどと比較して）に適するようにすることができるであろう。

【0003】

アクティブ平衡回路に加えて、ディスプレイおよびカメラなど、（消費電力が低い電子部品に比べて）消費電力が高い電子部品は、直列に結合された２つ以上の蓄電装置（すなわち、複数のセル）の合成出力に接続され得る。プロセッサおよびアンテナなど、（消費電力が高い電子部品に比べて）消費電力が低い電子部品は、複数の蓄電セルのうち、出力が低い可能性がある蓄電セル（または、すべての蓄電セルではない一部の蓄電セル）の出力に電気的に接続され得る。消費電力が低い電子部品が低電力の蓄電装置からの電力を消費すると、所望のセル容量の割合が実現されるであろう。消費電力が高い電子部品は、低電力の蓄電装置および比較的高電力の蓄電装置の両方からの電力を消費してもよく、これにより、消費電力が少ない電子部品の動作効率に影響を与えてしまう恐れなく、消費電力が高い電子部品の動作効率（たとえば、電力消費の点で）を改善できるであろう。

【0004】

一例では、本技術の様々な態様は、直列接続された第１蓄電装置と第２蓄電装置とを有するデバイスを対象とする。第１パワーコンバータは、第１組の部品に電力を供給するための第１電力信号を、第１蓄電装置および第２蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて生成してもよい。第２パワーコンバータは、第２組の部品に電力を供給するための第２電力信号を、第２蓄電装置ではなく第１蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて生成してもよい。

【0005】

別の例では、本技術の様々な態様は、第１パワーコンバータが、第１組の部品に電力を供給するための第１電力信号を、第１蓄電装置および第２蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて生成し、第２パワーコンバータが、第２組の部品に電力を供給するための第２電力信号を、第２蓄電装置ではなく第１蓄電装置から供給される電気エネルギーを用いて生成し、そして、第１蓄電装置および第２蓄電装置に並列接続されるアクティブ平衡回路が、第１蓄電装置と第２蓄電装置との間でエネルギーを転送するための方法を対象とする。

【0006】

別の例では、本技術の様々な態様は、第１蓄電装置に並列接続される第１パワーコンバータと、第２蓄電装置に並列接続される第２パワーコンバータとを有する電源管理回路を対象とする。第１パワーコンバータおよび第２パワーコンバータは、第１蓄電装置と第２蓄電装置との間でエネルギーを転送するように構成される。第１蓄電装置は、第２蓄電装置に直列接続される。

【0007】

本開示の主題のその他の特徴、利点、および実施の形態は、以下の詳細な説明、添付の図面および特許請求の範囲を考慮して説明されるまたは明らかになるであろう。また、上記概要および以下の詳細な説明は、いずれも例示であって、特許請求の範囲を限定することなくさらに詳しい説明を提供する意図であることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施例に係る折りたたみ式モバイル機器を表現したものを示すブロック図である。

【図2】本開示の実施例に係るディスプレイ電力蓄電装置および充電電力蓄電装置のパワーアーキテクチャ回路の概略を示す図である。

【図3】本開示の実施例に係るアクティブ平衡回路を有するパワーアーキテクチャ回路の概略を示す図である。

【図4】本開示の実施例に係る、２つ以上の蓄電装置の間でのアクティブ電荷平衡法の例示的な動作を示すフロー図である。

【図5】本開示の実施例に係る充電器に結合されたアクティブ平衡回路を有するパワーアーキテクチャ回路の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

詳細な説明
図１は、本開示において説明する本技術の様々な態様に係る折りたたみ式モバイル機器１００を表現したものを示すブロック図である。折りたたみ式モバイル機器１００は、軸１０４に沿って（軸の中心に沿うまたは軸の中心から外れて沿う場合も含む）折りたたみ可能な任意の種類のデバイスを表し得る。折りたたみ式モバイル機器１００について説明するが、２つ以上の蓄電装置によって電力が供給されることが可能な任意の種類のデバイスが、本開示において説明する技術に従って構成されてもよい。このようなデバイスとして、携帯電話（所謂、「スマートフォン」を含む）、スマートグラス、スマートウォッチ、ポータブルスピーカー（ポータブルスマートスピーカーを含む）、ラップトップコンピュータ、ポータブルゲームシステム、ワイヤレスゲームシステムコントローラなどが挙げられ得る。

【0010】

折りたたみ式モバイル機器１００は、ヒンジを有するまたは軸１０４に沿って折りたたむことを可能にするその他の要素を有する筐体１０２を備え得、第１の半分１０６Ａと第２の半分１０６Ｂとを有する。筐体１０２は、金属（アルミニウムを含む）、プラスチック（ほとんどすべてのポリマーを含む）、硝材、炭素繊維など、ほとんどすべての素材から形成され得、これに加えて、第１の半分１０６Ａの素材が第２の半分１０６Ｂと異なるまたは同じ素材の複数の素材の組合せからも形成され得る。「半分」で説明しているが、折りたたみ式モバイル機器１００の第１部分と第２部分は不均等であってもよく、そうでない場合、ほぼ（製造公差内で）同じ大きさであってもよい。このように、いくつかの例では、第１の半分１０６Ａは、第２の半分１０６Ｂとは異なる大きさであってもよく、この場合、第１の半分１０６Ａは、軸１０４に沿って折りたたまれた場合、（第２の半分１０６Ｂのほぼ全体を覆うのではなく）第２の半分１０６Ｂの一部のみを覆い得る。

【0011】

折りたたみ式モバイル機器１００は、処理回路１０８、ディスプレイ１１０、ならびに、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）電子機器、加速度計、ジャイロスコープ、オーディオ処理回路（たとえば、ヘッドホンジャックおよびそれに付随する回路）、１つ以上のスピーカー、１つ以上のＬＥＤ（発光ダイオード）、１つ以上のカメラなど、その他の構成要素および／または回路（説明を容易にするために図１の例では図示せず）を備え得る。

【0012】

処理回路１０８は、折りたたみ式モバイル機器１００の動作をサポートするように構成された回路を表し得、ユーザによって利用される様々な機能を提示するための階層化されたソフトウェアレイヤーの実行を可能にし得るソフトウェア（すなわち、一連の命令）を実行し得る。処理回路１０８は、たとえば、オペレーティングシステムがカメラ、マイクロフォン、センサーなど様々なその他の処理装置と接続するためのベースレイヤーを形成するカーネルを実行すし得る。また、処理回路１０８は、ユーザとやり取りするためのグラフィカルユーザーインタフェースを提示するために１つ以上のアプリケーション（たとえば、当事者のアプリケーションおよび／またはサードパーティのアプリケーション）が動作し得るアプリケーション空間を提示するオペレーティングシステムを実行し得る。

【0013】

処理回路１０８は、マイクロプロセッサ、コントローラ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または同等の離散論理回路もしくは集積論理回路のうち、１つ以上を含み得る。本開示における処理回路１０８に起因する機能は、（上記のような）ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、およびそれらの組合せとして具体化され得る。図１の例示的な折りたたみ式モバイル機器１００は１つの処理回路１０８を備えると示されているが、本開示に係るその他の例示的な折りたたみ式モバイル機器は、折りたたみ式モバイル機器１００の処理回路１０８に起因する１つ以上の機能を個別にまたはそれぞれ異なる協調的組合せで実行するように構成された複数のプロセッサ（または、複数の所謂「コア」を備えてもよい。これらは、まとめてパッケージ化された場合は複数のプロセッサとも称される）を備え得る。

【0014】

ディスプレイ１１０は、画素アレイを介して光を出射することにより１つの画像または一連の画像（たとえば、映像）を出力するように構成されたデバイスを表し得る。ディスプレイ１１０は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ドットマトリックスディスプレイ、ＬＥＤ（発光ダイオード）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ、タッチスクリーン、ｅ－ｉｎｋ、または、折りたたみ式モバイル機器１００のユーザに視覚的情報を提供可能な同様のモノクロディスプレイもしくはカラーディスプレイ、のうち１つ以上を含み得る。ディスプレイ１１０は、折りたたみ式モバイル機器１００が提供する機能に関するユーザーインタフェースを提供し得る。ディスプレイ１１０は、ディスプレイ１１０が提示するグラフィカルユーザーインタフェースとのやり取りを可能にし得る存在感知ディスプレイおよび／またはタッチセンサー式ディスプレイを含み得る。

【0015】

１つのディスプレイ１１０として図示しているが、ディスプレイ１１０は、１つ以上のディスプレイを表し得る。いくつかの例では、ディスプレイ１１０は、軸１０４に沿って折りたたみ可能な１つのディスプレイを表し得る。その他の例では、ディスプレイ１１０は、２つのディスプレイを表し得、１つのディスプレイが半分１０６Ａ内に収容され、別のディスプレイが半分１０６Ｂ内に収容される。デバイス１００に１つ以上のディスプレイが備えられている場合、これらのディスプレイの各々は、連続したユーザーインタフェースまたはそれぞれ別個のユーザーインタフェースを提示するように動作し得る。このように、本技術の様々な態様は、折りたたみ式モバイル機器１００が１つのディスプレイまたは複数のディスプレイで動作することを可能にし得る。

【0016】

また、折りたたみ式モバイル機器１００は、ディスプレイ電力管理回路１１１を備え得る。ディスプレイ電力管理回路１１１は、ディスプレイ１１０による電力消費を管理するように構成された回路を表し得る。すなわち、ディスプレイ１１０は、特に最大輝度で動作している時、通常、処理回路１０８よりも多くの電力を消費し得る。このように、ディスプレイ電力管理回路１１１は、現在視聴中のコンテキストに適応するようにディスプレイ１１０の輝度、解像度、コントラスト、またはその他のパラメータを合わせることによってディスプレイ１１０の電力消費を減らすよう試み得る。たとえば、明るい視聴環境（たとえば、直射日光を浴びる外にいる時）では、ディスプレイ電力管理回路１１１は、暗い視聴環境（たとえば、直射日光を浴びない暗い部屋にいる時または夜など）よりも高い輝度にディスプレイ１１０を構成し得る。ディスプレイ電力管理回路１１１は、その他のパラメータを同様に合わせ得る。

【0017】

また、折りたたみ式モバイル機器１００は、蓄電装置１１２Ａと蓄電装置１１２Ｂとを備え得る。蓄電装置１１２Ａは、電源（コンセントを介して利用可能な固定電源、および、一例として、ワット数が高いバッテリーから構成されるパワーバンクなどのポータブル電源を含む）を介して充電可能であり、電源から切断されるとエネルギーを蓄積可能な任意の種類の電気装置を表し得る。蓄電装置１１２Ａの一例は、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウムバッテリなどのバッテリー、または、ニッケル水素電池、鉛蓄電池もしくはリチウムイオンポリマー二次電池などのその他の種類の二次電池である。

【0018】

蓄電装置１１２Ｂは、蓄電装置１１２Ａと同様であり得るが、ワット数、（アンペア時またはｍＡｈで規定される）蓄電容量、大きさ、構成などが異なり得、このようなばらつきは、本明細書において、非対称と称する。蓄電装置１１２Ａおよび蓄電装置１１２Ｂは、以下、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂ、バッテリセル１１２Ａおよび１１２Ｂ、またはセル１１２Ａおよび１１２Ｂと称され得る。バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂと称するが、折りたたみ式モバイル機器１００または本開示の全体を通して説明するその他のデバイスのすべてに電力を供給可能な任意の種類の蓄電装置に関して本技術の様々な態様が実装され得る。

【0019】

ラップトップコンピュータ（「ラップトップ」と称される場合もある）など、マルチセル対応バッテリーを有するデバイスでは、ラップトップまたはその他のマルチセル対応デバイスが２つの端子からのすべての電気負荷を駆動し得、ここで、マルチセルバッテリの各セルは直列に配置され、第１端子は第１セルに結合され、第２端子は第２セルに結合されている。セルが直列に配置されているので、第１セルが第２セルに結合されることにより、第１セルと第２セルに電気が流れて、電気負荷（電気部品とも称され得る）を駆動できるようになっている。

【0020】

また、マルチセル対応デバイスは、パッシブ平衡回路を備え得る。パッシブ平衡回路は、バッテリーの各セルへの電力配分を管理して特定のセル公差（cell tolerance）を超えないように徹底させる。すなわち、マルチセルバッテリの各セルには、バッテリセルが充放電可能である指定のチャージレート（charge rate）がある。たとえば、１Ｃのチャージレートは、定格が１アンペア時（１Ａｈ）の満充電状態のバッテリーは１アンペア（１Ａ）を１時間提供することを示す。同じ１Ａｈバッテリーは、０．５Ｃのチャージレートで５００ミリアンペア（ｍＡ）を２時間提供し、２Ｃのチャージレートで２アンペアを３０分間提供する。バッテリセルを充電またはそうでない場合再充電（reenergize）するときに指定のチャージレートを超えると、バッテリーを破損してしまう可能性があるので、火災リスク（化学電池の場合）、皮膚のやけど（ここでも化学電池の場合）などの可能性を生じさせてしまう。パッシブ平衡回路は、バッテリーのセル間の電力の平衡を取ることによって、それぞれのバッテリセルのチャージレートを超えないように徹底させ得る。

【0021】

それぞれのバッテリセルのチャージレートおよび電圧が同じである場合は必ずしも必要ではないが、ラップトップまたはその他のマルチセル対応デバイスは、製造公差の結果としてばらつきがあり得るので、異なるバッテリセル間で電圧を平衡にするように構成されたパッシブ平衡回路をやはり備え得る。パッシブ平衡回路は、（直列に結合された場合）バッテリセルの各々に対してスイッチを備え得る。ここで、パッシブ平衡回路は、２つのバッテリセルのうち電圧が高い方のバッテリセルに対応付けられたスイッチを閉じて、抵抗器（または、その他の負荷）によって当該高い方の電圧を放電し得る。

【0022】

スマートフォンまたはその他の（ラップトップコンピュータと比べて）小型モバイル機器のサイズが大きくなっているので、ディスプレイ１１０のサイズも大きくなっており、電力消費がさらに増えてしまっている。処理回路１０８または折りたたみ式モバイル機器１００内のその他の部品と相対的に比較した割合として、ディスプレイ１１０は、電力消費の最大の原因の１つを表し得、最大でない場合、電力消費の原因の１つを表し得る。これに加えて、折りたたみ式モバイル機器１００が小型～中型のタブレット端末の大きさに達する大きさまで広げられる場合、ディスプレイ１１０は、バッテリセル１１２Ａおよび１１２Ｂの利用可能な電力容量のうちかなりの部分（たとえば、最大輝度で５０％）を消費してしまうであろう。

【0023】

折りたたみ式モバイル機器１００の使用期間を増やすために、折りたたみ式モバイル機器１００は、２つのバッテリセル１１２Ａおよび１１２Ｂを利用し得る。さらには、折りたたみ式モバイル機器１００の折りたたみ可能なフォームファクターにより、バッテリセル１１２Ａおよび１１２Ｂのうち１つを半分１０６Ａおよび１０６Ｂの各々に収容できる十分なスペースが折りたたみ式モバイル機器１００内にある。バッテリセル１１２Ａおよび１１２Ｂによってバッテリー持続期間が増えると折りたたみ式モバイル機器１００の使用期間が長くなるが、折りたたみ式モバイル機器１００は、上記のラップトップコンピュータに類似した電源管理の態様を必要とし得、これにより、折りたたみ式モバイル機器１００の製造に関連する費用が増えてしまう。

【0024】

また、バッテリセル１１２Ａおよび１１２Ｂは、ラップトップコンピュータなどの大きなポータブルデバイスに備えられているバッテリセルよりも大きさおよびエネルギー蓄積容量が小さいので、バッテリセル１１２Ａと１１２Ｂとの電圧差を消費するためにパッシブ平衡回路が抵抗器を利用することで電力を不必要に消費してしまうという点で、パッシブ平衡回路は非効率であろう。すなわち、パッシブ平衡回路は、機能部品を駆動することなく、抵抗器（または、その他の非機能負荷）を利用してエネルギーを平衡にし得る。これは、「非アクティブ電力消費」とも称され得る。このような非アクティブ電力消費はバッテリセルの持続期間全体のうち比較的ごく一部しか消費しないので、このようなアクティブ電力消費の損失（機能負荷または機能部品による電力消費とも称され得る）は、比較的大きなデバイス（折りたたみ式モバイル機器１００よりも比較的大きなラップトップなど）では許容できるであろう。しかしながら、折りたたみ式モバイル機器１００における非アクティブ電力消費は、バッテリセル１１２Ａおよび１１２Ｂの持続期間全体のうち大部分を不必要に消費し得るので、パッシブ平衡回路が利用できなくなるようにしてしまう可能性がある。

【0025】

本開示に記載の技術の様々な態様によると、折りたたみ式モバイル機器１００は、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂの両方を用いて電気部品のすべてを駆動することを回避し得るが、代わりに、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂの両方による出力を用いて第１組の部品に電力を供給し、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂのうちいずれか一方だけ（言い換えると、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂのうち１つ）による出力を用いて第２組の部品に電力を供給する。図１の例に示すように、折りたたみ式モバイル機器１００は、上記したようにディスプレイ１１０よりも消費する電力が通常少ない処理回路１０８に、バッテリー１１２Ａ（バッテリ１１２Ｂではなく）からの電力を出力し得る。折りたたみ式モバイル機器１００は、処理回路１０８よりも消費する電力が通常多いディスプレイ電力管理回路１１１に、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂの両方からの電力を出力し得る（これにより、ディスプレイ１１０に電力が供給される）。

【0026】

このように、消費電力が高い電子部品（たとえば、電源管理集積回路１１１および／またはディスプレイ１１０）は、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂの両方からの電力を消費し得、消費電力が低い電子部品（たとえば、処理回路１０８）は、バッテリー１１２Ａの電力を消費し得る。いくつかの例では、消費電力が低い電子部品が低電力のセル１１２Ａからの電力を消費し、消費電力が高い電子部品が低電力のセル１１２Ａおよび比較的高電力のセル１１２Ｂの両方からの電力を消費すると、セル１１２Ａと１１２Ｂとのセル容量の割合が実現され得る。場合によっては、電力消費が低い電子部品の動作効率に影響を与えてしまう恐れなく、消費電力が高い電子部品の動作効率（たとえば、消費電力の点で）を改善するように、セル容量の割合を設計し得る。

【0027】

動作中、折りたたみ式モバイル機器１００は、処理回路１０８（第１組の部品の一例）に電力を供給するための第１電力信号を、セル１１２Ａから供給される電気エネルギーを用いて生成するように構成された第１パワーコンバータ１１４Ａを備え得る。パワーコンバータ１１４Ａは、第１電圧のバッテリー１１２Ａ（バッテリ１１２Ｂではない）からの直流信号を、異なる第２電圧の直流信号に変換するＤＣ／ＤＣパワーコンバータを表し得る。パワーコンバータ１１４Ａとして、降圧（バック）パワーコンバータ、ｔｒｕｅバックブーストパワーコンバータ、昇圧（ブースト）パワーコンバータ、ＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ－Ｅｎｄｅｄ Ｐｒｉｍａｒｙ－Ｉｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、反転型（バックブースト）パワーコンバータ、スプリットパイ（split-pi）（ブーストバック）パワーコンバータ、フォワード型パワーコンバータ、プッシュプル（ハーフブリッジ）パワーコンバータ、フルブリッジパワーコンバータ、フライバックパワーコンバータなどが挙げられ得る。

【0028】

図１の例では、パワーコンバータ１１４Ａは、処理回路１０８に内蔵されてもよい。処理回路１０８の一部として図示されているが、パワーコンバータ１１４Ａは、場合によっては、処理回路１０８の外部に配置されてもよく、一部が処理回路１０８と一体化されてもよい。

【0029】

折りたたみ式モバイル機器１００は、第２パワーコンバータ１１４Ｂも備え得る。第２パワーコンバータ１１４Ｂは、パワーコンバータ１１４Ｂと潜在的機能の点で同様、そうでない場合、実質的に同様である。しかしながら、パワーコンバータ１１４Ｂは、異なる第３電圧の直流信号を異なる第４電圧の直流信号に変換し得る異なる種類のパワーコンバータを含み得る。いくつかの例では、パワーコンバータ１１４Ｂは、パワーコンバータ１１４Ａが変換する直流信号と同じ第１電圧の直流信号を同じ第２電圧の直流信号に変換し得る。パワーコンバータ１１４Ｂは、ディスプレイ１１０（第２組の部品を表し得る）に電力を供給するための第２電力信号を、バッテリー１１２Ａおよび１１２Ｂの両方から供給される電気エネルギーを用いて生成するように構成され得る。

【0030】

図１の例に示すように、ディスプレイ電力管理集積回路１１１は、パワーコンバータ１１４Ｂを備え得る。電源管理集積回路１１１内に備えられていると図示しているが、パワーコンバータ１１４Ｂは、電源管理集積回路１１１とは別個であってもよく、一部が電源管理集積回路１１１と一体化されてもよい。

【0031】

すなわち、第１電力信号は、第１蓄電装置１１２Ａおよび第２蓄電装置１１２Ｂから供給される電気エネルギーを用いて、ディスプレイ１１０などの第１組の部品に電力を供給し得る。第１蓄電装置１１２Ａは、第２蓄電装置１１２Ｂに直列接続され得る。第２電力信号は、第１蓄電装置１１２Ａではなく第２蓄電装置１１２Ｂから供給される電気エネルギーを用いて、処理回路１０８などの第２組の部品に電力を供給し得る。

【0032】

より詳しく後述するが、第１蓄電装置１１２Ａと第２蓄電装置１１２Ｂとの間で第１電力信号と第２電力信号とを分割することによって、ディスプレイ電力管理集積回路１１１は、電力効率をアクティブモードの場合最大で５％向上させることができ、アイドルモードの場合およそ７％向上させることができる。また、提案されているこの構造では、場合によってはスペースやコストを増やすことなく、蓄電装置１１２Ａおよび１１２Ｂの寿命を３％超延ばすことができる。

【0033】

さらに、折りたたみ式モバイル機器１００は、バッテリー１１２Ａと１１２Ｂとの間でエネルギーを転送するように構成されたアクティブ平衡回路（active balance circuit）１１５を備える。非アクティブまたは動作不能負荷（たとえば、抵抗器）を用いてエネルギーの不平衡を消費するのではなく、アクティブ平衡回路１１５は、バッテリー１１２Ａと１１２Ｂとの間でエネルギーを転送し得る。

【0034】

この回路を完成させるために、図１の例では、接地１１６（「アース」とも称され得る）が示されている。接地１１６は、電圧が測定される電気回路における基準点、電流の共通の復路、またはアースへの直接的な物理接続を表す。電気回路（たとえば、処理回路１０８およびディスプレイ電力管理集積回路１１１）は、いくつかの理由（たとえば、静電気の蓄積を限定する）で、接地１１４に接続され得る。

【0035】

さらには、図１の例に示す電気回路は、端子１１８Ａおよび１１８Ｂを備える。端子１１８Ａおよび１１８Ｂは、部品、デバイス、またはネットワークからの導体が電気的に結合され得る点を表し得る。すなわち、端子１１８Ａおよび１１８Ｂは、エンドポイントにある電気コネクタを指し得、導体への再利用可能な接続点として作用し、外部回路を接続できる点を作る。端子１１８Ａおよび／または１１８Ｂは、単に、電線の端部であってもよく、コネクタまたは締結部に取り付けられてもよい。

【0036】

図２は、本開示の実施例に係る、ディスプレイ電力蓄電装置２０２および充電電力蓄電装置２０８のパワーアーキテクチャ回路２００の概略を示す図である。パワーアーキテクチャ回路２００は、折りたたみ式モバイル機器１００の回路設計の一例を表し得る。パワーアーキテクチャ回路２００は、接地２０４と端子２０６とに電気的に接続された第１蓄電装置２０２を備え得る。第２蓄電装置２０８は、端子２０６に電気的に直列接続され得、２セル蓄電装置２３０を作成し得る。ディスプレイ電力管理集積回路２１０が、第２蓄電装置２０８と接地２０４とに電気的に接続され得る。ディスプレイ電力管理集積回路２１０には、第１蓄電装置２０２および第２蓄電装置２０８の両方によって電力が供給され得る。処理回路２１２は、端子２０６と接地２０４とに電気的に接続され得る。処理回路２１２には、第１蓄電装置２０２によって電力が供給され得る。

【0037】

２セル蓄電装置２３０は、接地２０４、Ｖ_Ｃｅｌｌ（端子２０６）、およびＶ_{Ｃｅｌｌ＊２}（端子２１８）という、３つの端子を有し得る。高い電源電圧の利益を受ける負荷（たとえば、ディスプレイ１１０、カメラなど）の場合、当該負荷は、接地２０４と端子２１８とに電気的に接続され得る。低い電源電圧の利益を受ける負荷（たとえば、処理回路２１２）は、接地２０４と端子２０６とに電気的に接続され得る。このパワーアーキテクチャ回路２００の回路配置は、空間やコストを追加することなく、蓄電装置の寿命を延ばすであろう。

【0038】

ディスプレイ電力管理集積回路２１０は、端子２１８において第２蓄電装置２０８の出力に電気的に結合された高電圧カップリング（たとえば、レール）２１４および２１６を有し得る。ディスプレイ電力管理集積回路２１０の別のカップリング２３２が端子２０６に電気的に結合され得る。パワーアーキテクチャ回路２００は、高電圧電子機器を端子２１８に直接結合し、低電圧電子機器を端子２０６に直接結合することによって、筐体１０２内にスペースを追加したり折りたたみ式モバイル機器１００のコストを追加したりすることなく、蓄電装置の寿命を３％以上延ばすであろう。

【0039】

上述したように、ディスプレイが大きくなると、ディスプレイの電力消費を大幅に増やしてしまう可能性がある。この問題は、ディスプレイ電力管理集積回路への電力配分およびディスプレイ電力管理集積回路内での電力配分に関連する効率が低いとさらに悪化してしまう可能性がある。本開示の技術は、ディスプレイ電力管理集積回路２１０の効率を改善することにより、蓄電装置２０２および２０８の持続期間を延ばすことができるであろう。ディスプレイが大きくなると、消費される電力量も増える。ポータブル電子装置では、小さいディスプレイであっても、輝度が７０％で蓄電装置の寿命の３５％を消費し、最大輝度ではディスプレイが蓄電装置の寿命の５０％超を消費するなど、蓄電装置のたくさんの容量を消費してしまう。この問題は、現在のディスプレイ電力管理集積回路の効率が悪いことでさらに悪化している。通常、現在の電源管理集積回路は、ワンセル蓄電装置の電圧入力の場合、効率が８５％である。本開示の技術は、マルチセル対応蓄電装置のこの効率を、９５％まで改善できるであろう。

【0040】

１つの蓄電装置に結合されたいくつかのディスプレイ電力管理集積回路では、ディスプレイ電力管理集積回路は、ディスプレイが必要とする可変電圧をすべて提供できるようにするために、複数回の電圧の増幅と、電圧のダウンコンバートを含み得る。いくつかの場合において、ディスプレイ電力集積回路内のブースト回路は、バッテリーの電圧を、約３．７Ｖから約８Ｖに増幅し得る。この変換における効率は、約８０％になるであろう。この電圧は、その後、シリーズレギュレータを流れて、約９５％の効率で電圧を７．６Ｖに調整する。ディスプレイ電力管理集積回路にある別のブースト回路は、約９０％の効率で蓄電装置の３．７Ｖを４．６Ｖに変換する。反転型バックブースト回路は、９０％の効率で３．７Ｖの蓄電装置の電圧を約－２．４Ｖにダウンコンバートする。上述した電力変換のすべてを終えると、１つの蓄電装置に対する従来のディスプレイ電力管理集積回路の全体的な効率は、一例として、約８５％である。

【0041】

パワーアーキテクチャ回路２００は、ディスプレイ電力管理集積回路の効率を、アクティブモードの場合約５％、アイドルモードの場合約７％向上させるであろう。アクティブモードとは、折りたたみ式モバイル機器１００が積極的に使用され得るときであり、アイドルモードとは、折りたたみ式モバイル機器１００が積極的に使用され得ないときである。高電圧カップリング２１４は、ブーストコンバータ２２０に結合され得る。ブーストコンバータ２２０は、端子２１８から入力された電圧を受信し、受信した電圧をディスプレイ電力管理集積回路２１０が使用する７．６Ｖの高電圧に変換し、９５％の効率で変換する。ブーストコンバータ２２０（たとえば、昇圧コンバータ）は、入力２１８（電源）からの電圧を昇圧して（電流をステップダウンしつつ）出力（ディスプレイ１１０）に出すＤＣ／ＤＣパワーコンバータであり得る。ブーストコンバータ２２０は、少なくとも２つの半導体（たとえば、ダイオードおよびトランジスタ）と、少なくとも１つのエネルギー蓄積要素：コンデンサ、インダクタ、またはこれら２つの組合せとを含んだ、あるクラスのスイッチング電源であり得る。ブーストコンバータ２２０は、電圧のリップルを減らして電圧信号を「きれいに」し得る。

【0042】

バックブーストコンバータ２２２は、端子２１８からの電圧を受信して、やはり９５％の効率で電圧を４．６Ｖにダウンコンバートし得る。バックブーストコンバータ２２２は、出力電圧の大きさが入力電圧の大きさよりも小さいＤＣ／ＤＣコンバータであり得る。反転型ブーストバックコンバータ２２４は、端子２０６からの電圧を反転させて、９５％の効率で－２．４Ｖにダウンコンバートし得る。出力電圧は、入力電圧の極性とは反対の極性を有し得る。反転型ブーストバックコンバータ２２４は、ブーストコンバータ２２０およびバックコンバータ２２２の回路トポロジーと同様の回路トポロジーを有するスイッチング電源であり得る。出力電圧は、スイッチングトランジスタのデューティ比に基づいて調整可能である。

【0043】

本説明の本技術の様々な態様によると、パワーアーキテクチャ回路２００は、高電圧の電子機器が蓄電装置２０２と２０８との組合せからのエネルギーを消費し、低電圧の電子機器がわずか１つの蓄電装置２０２（または、その他の例では、複数の低蓄電装置）からのエネルギーを消費することを可能にする蓄電装置の容量構造を用い得る。蓄電装置の容量構造を説明する上で、使用量に基づいて蓄電装置の容量比を判断する目的で、低電圧のデバイス（たとえば、処理回路２１２、ＲＦ送信器（図示せず）など）をシステム＃１に分類し、高電圧のデバイス（たとえば、ディスプレイ電力管理集積回路２１０、カメラ（図示せず）など）をシステム＃２に分類し得る。蓄電装置の公差およびユーザの習慣（たとえば、すべての人が電子機器を同じように使用するわけではなく、電子機器を不定期に利用するユーザもいれば、電子機器のヘビーユーザであるユーザもいる）が様々であることを理由に、パワーアーキテクチャ回路２００の蓄電装置の平衡回路設計が利用され得る。蓄電装置２０２は、システム＃１の電力を提供し得る。システム＃２向けの電力のうち、半分は蓄電装置２０８によって提供されるが、半分は蓄電装置２０２から提供され得る。容量比を、以下のように設定する。

【0044】

【数1】

【0045】

電気的に直列接続された蓄電装置２０２および２０８の場合、通常、２つの端子（２０６および２１８）しかない。正極側の端子（たとえば、Ｖ_{Ｃｅｌｌ＊２}２１８）と、負極側の端子（たとえば、接地２０４）である。電気的に直列接続された２つの蓄電装置セル２０２および２０８は、同一であってもよいし、非対称であってもよい（詳細については後述する）。蓄電装置を同一にすることは困難であり、公差も存在するが、これらの公差については、いわゆるパッシブ平衡回路が対応することが多い。

【0046】

上述したように、蓄電装置２０２と２０８とが異なるということは、それぞれ異なる速度で放電することを意味する。上述したが、パッシブ平衡回路は有効であるが、蓄電装置２０２と２０８との間の充電を平衡にするには、この平衡によって放熱およびエネルギー損失が生じるため、非効率である。後述する本開示の実施例では、どのようにこのエネルギー散逸を抑えることができるか、代わりにアクティブ平衡回路を通して一方の蓄電装置から他方の蓄電装置にどのように移動できるかについて説明する。アクティブ平衡回路は、双方向に動作して、直列に結合された２つの非対称な蓄電装置セル２０２と２０８との間で電圧を平衡にし、セル公差を満たし得る。アクティブ平衡回路は、１つの蓄電装置セルから別の蓄電装置セルにエネルギーを転送することによって電圧を平衡にする。これは、非対称な蓄電装置セルにとっては特に利点である。

【0047】

図３は、本開示の実施例に係るアクティブ平衡回路３０２を有するパワーアーキテクチャ回路３００の概略を示す図である。パワーアーキテクチャ回路３００は、接地３０６と第１端子３０８とに電気的に接続された第１蓄電装置３０４を有し得る。第２蓄電装置３１０は、第１端子３０８と第２端子３１２とに電気的に接続され得る。第１パワーコンバータ３２４Ａを有する高電力電気回路３１６が、第２端子３１２に結合され得る。第２パワーコンバータ３２４Ｂを有する低電力電気回路３１４が、第１端子３０８に結合され得る。アクティブ平衡回路３０２が、接地３０６、第１端子３０８、および第２端子３１２に電気的に接続され得る。

【0048】

パワーアーキテクチャ回路２００および／または３００には、パッシブ平衡回路は有用ではないであろう。パッシブ平衡回路は、本質的には、蓄電装置の各々と並列なスイッチを有する回路である。一方の蓄電装置の比例電圧が他方の蓄電装置の比例電圧よりも高い場合、比例電圧が高い方の蓄電装置に対応付けられたスイッチが閉じ、抵抗器を通してバッテリーを放電し、過電圧を消散させる。パッシブ平衡回路の場合、２つ以上の蓄電装置の間で蓄電装置の電圧が不平衡であると、抵抗器を通して電圧が消散されて損失する。

【0049】

アクティブ平衡回路３０２は、第１蓄電装置３０４および第２蓄電装置３１０に並列接続され、第１蓄電装置３０４と第２蓄電装置３１０との間でエネルギーを転送するように構成され得る。アクティブ平衡回路３０２は、第１蓄電装置３０４と第２蓄電装置３１０との間でエネルギーを転送するように構成された第３パワーコンバータ３４０と第４パワーコンバータ３４２とを有し得る。第３パワーコンバータ３４０および第４パワーコンバータ３４２は、ＤＣ／ＤＣパワーコンバータであり得る。第３パワーコンバータ３４０は、エネルギーを第２蓄電装置３１０から第１蓄電装置３０４に転送するバックコンバータとして動作し得る。第４パワーコンバータ３４２は、エネルギーを第１蓄電装置から第２蓄電装置に転送するブーストコンバータとして動作し得る。

【0050】

アクティブ平衡回路３０２の場合、この不平衡エネルギーを、一方の蓄電装置３０４または３１０から他方の蓄電装置３１０または３０４に高効率で転送することができる（たとえば、パッシブ平衡回路における全エネルギー損失に対して、９８％または１００ｍＡｈのうち約２ｍＡｈが消散される）。さらには、蓄電装置３０４および３１０は、同一である必要はなく、非対称であってもよい。

【0051】

アクティブ平衡回路３０２は、蓄電装置３０４と３１０との間で電圧を平衡にし得る。装置３１８と３２０とを切り替えるためのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられてもよい。ダイオードブリッジ整流器とは対照的に、ＰＷＭ整流器によって、双方向の電力フローが実現される（すなわち、矢印３３０で示されているように、電力は、両方向に流れ得る）。第３パワーコンバータ３４０および第４パワーコンバータ３４２は、少なくとも２つの半導体と、スイッチ３２０および３１８と、少なくとも１つのエネルギー蓄積要素：インダクタ３２２との組合せを含んでいる、あるクラスのスイッチング電源であり得る。

【0052】

アクティブ平衡回路３０２は、端子３０８に結合されたポート１と、端子３１２に結合されたポート２と、接地３０６という、３つのポートを有し得る。蓄電装置の電圧が不平衡であり、蓄電装置３１０から蓄電装置３０４にエネルギーを転送することが望ましかった場合、アクティブ平衡回路３０２は、第３パワーコンバータ３４０をバックコンバータとして動作させ、ポート２を蓄電装置３１０からの入力として動作させ、ポート１を蓄電装置３０４への出力として動作させる。電荷は、矢印３３０に沿って蓄電装置３１０から蓄電装置３０４に流れる。

【0053】

蓄電装置３０４から蓄電装置３１０にエネルギーを転送することが望ましかった場合、アクティブ平衡回路３０２は、第４パワーコンバータ３４２をブーストコンバータとして動作させ、ポート１を蓄電装置３０４からの入力として動作させ、ポート２を蓄電装置３１０への出力として動作させる。電荷は、矢印３３０に沿って蓄電装置３０４から蓄電装置３１０に流れる。

【0054】

アクティブ平衡回路３０２は、蓄電装置３０４と３１０との不平衡を訂正するのに有用であり得る。これは、蓄電装置３０４および３１０の各々が放電するために起こり得る。上述したように、すべてのユーザが折りたたみ式モバイル機器１００などのモバイル機器を同じように使用するわけではない。かなりのアクティブユーザであって、ディスプレイ１１０を多用する者もいる。ディスプレイ１１０は、蓄電装置３０４および３１０の両方からかなりの電力を消費する。しかしながら、たくさんの処理能力を必要とするいくつかのタスクも折りたたみ式モバイル機器１００が実行していると、低電力電気回路３１４は、バッテリー３０４からの電力を利用する。この利用によって不平衡が生じ、アクティブ平衡回路３０２によって不平衡として扱われるものが検出されるので、高効率の転送速度で蓄電装置の充電を継続して平衡にすることを徹底させることができる。この転送プロセスと効率よい速度は、充電中にも実現できる。

【0055】

図４は、本開示の実施例に係る、２つ以上の蓄電装置３０４と３１０との間でのアクティブ電荷平衡法の例示的な動作を説明するフロー図である。第１パワーコンバータ３２４Ａは、第１組の部品に電力を供給するための第１電力信号を、第１蓄電装置３０４および第２蓄電装置３１０から供給される電気エネルギーを用いて生成し得る（４０２）。第２パワーコンバータ３２４Ｂは、第２組の部品に電力を供給するための第２電力信号を、第２蓄電装置３１０ではなく第１蓄電装置３０４から供給される電気エネルギーを生成して用いて生み出し得る（４０４）。

【0056】

第１蓄電装置３０４および第２蓄電装置３１０に並列接続されたアクティブ平衡回路３０２は、第１蓄電装置３０４と第２蓄電装置３１０との間でエネルギーを転送し得る（４０６）。アクティブ平衡回路３０２は、第３パワーコンバータ３４０と、第４パワーコンバータ３４２とを有し得る。第３パワーコンバータ３４０は、第１のＤＣ／ＤＣパワーコンバータであり得る。第４パワーコンバータ３４２は、第２のＤＣ／ＤＣパワーコンバータであり得る。エネルギーを転送するステップは、第３パワーコンバータ３４０を、第２蓄電装置３１０から第１蓄電装置３０４にエネルギーを転送するためのバックコンバータとして動作させるステップを含み得る。エネルギーを転送するステップは、第４パワーコンバータ３４２を、第１蓄電装置３０４から第２蓄電装置３１０にエネルギーを転送するためのブーストコンバータとして動作させるステップを含み得る。

【0057】

第１蓄電装置３０４および第２蓄電装置３１０の充電電圧を提供するために、端子３１２に充電器が接続され得る。この充電器は、アクティブ平衡回路３０２を介して充電器から第２蓄電装置３１０および第１蓄電装置３０４にエネルギーを転送し得る（４０８）。より詳しく後述するが、充電器から第２蓄電装置３１０にエネルギーを転送するステップは、直接行うことができる。第１蓄電装置３０４を充電するために、第３パワーコンバータ３４０は、充電器から第１蓄電装置３０４にエネルギーを転送するためのバックコンバータとして機能する。この動作についても、より詳しく後述する。

【0058】

図５は、本開示の実施例に係る、充電器５０４に結合されたアクティブ平衡回路５０２を有するパワーアーキテクチャ回路５００の概略を示す図である。パワーアーキテクチャ回路５００は、パワーアーキテクチャ回路３００と同様であり得、接地５０８と第１端子５１０とに電気的に接続された第１蓄電装置５０６を有し得る。第２蓄電装置５１２は、第１端子５１０と第２端子５１４とに電気的に接続され得る。第１パワーコンバータ５２４Ａを有する高電力電気回路５１８は、第２端子５１４に結合され得る。第２パワーコンバータ５２４Ｂを有する低電力電気回路５１６は、第１端子５１０に結合され得る。インダクタ５２２とスイッチ５１８とを有する第３パワーコンバータ５４０と、インダクタ５２２とスイッチ５２０とを有する第４パワーコンバータ５４２とを有するアクティブ平衡回路５０２は、接地５０８、第１端子５１０、および第２端子５１４に電気的に接続され得る。充電器５０４は、第２端子５１４に電気的に接続されるように構成されてもよい。

【0059】

蓄電装置５０６および５１０ならびに充電器５０４は、特定の充電（たとえば、１Ｃ充電）に対応するように設計され得る。１つの蓄電装置システムでは、これは比較的容易なプロセスである。蓄電装置が２０００ｍＡｈの蓄電装置セルであった場合、充電器は、最大で２０００ｍＡの充電電流をセルに提供するように設計され得る。しかしながら、パワーアーキテクチャ回路５００は、第１蓄電装置５０６と第２蓄電装置５１２とを有する２セル蓄電装置である。さらには、蓄電装置５０６と蓄電装置５１２とは非対称であり得、充電器５０４およびアクティブ平衡回路５０２の設計をさらに複雑化する。

【0060】

【数2】

【0061】

【数3】

【0062】

【数4】

【0063】

充電器設計とアクティブ平衡回路設計とによって、パワーアーキテクチャ回路２００、３００、および５００が対称の蓄電装置を有する必要がなくなることが可能になる。本開示の実施例および技術のパワーアーキテクチャ回路設計では、（折りたたみ式モバイル機器１００のサイズ制約の範囲内で）ほぼすべてのサイズおよびさまざまなサイズの蓄電装置を利用できるようになり、これらは引き続き良好に機能できる。さらには、アクティブ平衡回路５０２によって、蓄電装置５０６および５１２が釣り合いを保って充電されることが徹底され、低電力電気回路５１６および高電力電気回路５１８のそれぞれに適正な電力供給を提供できるようになる。

【0064】

上記の説明では、説明の便宜上、具体的な実施態様を例に説明した。しかしながら、上記例示的説明は、すべてを網羅したり、開示した形態に開示の主題の実施態様を厳密に限定したりする意図はない。上記教示に鑑みて、多くの変更および変形が可能である。開示の主題の実施態様の原理およびそれらの実際の応用を説明するためにこれらの実施態様を選んで説明したことにより、当業者がこれらの実施態様および様々な変更を加えた実施態様を、考えられる特定の用途に適するように利用することを可能にする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】