CN102292685A - 使充电受限设备能够在期望的时间段内工作 - Google Patents

Abstract

仅具有对电源的有限访问的充电受限设备可以操作用于确保给定的工作时间。工作时间可以例如对应于电池再充电之间的时间段。不是简单地降低功耗，而是进行预算以使得能够动态监视该时间内的功耗以确保实际的功耗符合预算。

Description

使充电受限设备能够在期望的时间段内工作

背景技术

本发明总体上涉及基于处理器的设备。这包括例如由通用处理器运行的设备、由图形控制器运行的设备、由嵌入式控制器运行的设备和由数字信号处理器运行的设备等等。

通常地，基于处理器的设备被设计成在给定量的电荷下使工作寿命最大化并且相应地降低功耗。因此，各种基于处理器的设备包括降低功耗的节能模式。在电池供电的设备中节能是尤其重要的，因为一旦电池电量完全耗尽，它们就可能变成不可操作的了。

如本文使用的，“充电受限设备”是在实际上不具有无限制供电的模式中工作的任何设备。例如，可以将耦合到墙上插座的任何设备视为非充电受限的设备，因为出于所有实用的目的，设备具有它能够使用的所有电力。

相反，充电受限设备包括电池供电的设备，因为电池电荷最终将被耗尽。充电受限设备的其他示例包括由充电电容器运行的设备和由可能不总是可用的受限电源运行的设备。这些受限电源的示例包括太阳能设备。

“充电受限电源”是用于充电受限设备的电源。

附图说明

图1是本发明一个实施例的示意描述；

图2是根据本发明一个实施例的充电之间平均功耗-时间的假设图；

图3是根据本发明一个实施例的设定序列的流程图；

图4是用于实现本发明一个实施例的序列的流程图；

图5是根据一个实施例的调整序列的流程图；以及

图6是示出根据一个实施例的用于应用级操作的序列的流程图。

具体实施方式

根据本发明的一些实施例，充电受限设备可以操作用于达到必须的或期望的工作寿命。这可以是重要的，因为例如再充电可以仅是对特定的时间表可用的。如果在下一个可用的充电时间之前，充电受限设备耗尽电荷，则设备可能变成不可操作的并且可能不再提供它的服务。

在期望具有相对高可信度的大量的应用中，充电受限设备将在期望的工作时间内工作。例如，一个示例涉及使用传感器来监视人的身体健康或体育活动的家庭监视应用等。这些设备可以是电池供电的并且可以是在设定的时间间隔内再供电或再充电的。如果设备在这些间隔之间失效，则关于病人健康的信息可能丢失。

在许多情况中，充电受限设备可以用于依赖于可用电荷量的功能。例如，膝上型计算机可以具有仅有有限可用电力的电池。用户可能希望使用该膝上型计算机给定的时间量，并且可能希望具有该膝上型计算机将在该时间段工作的某种确定。作为示例，乘坐持续给定时间航班的人可能希望确保膝上型计算机能够在整个航程中工作。

因此，根据一些实施例，建立预算。预算指定可用的电荷量以及设备必须工作的时间段。该信息可以用于计算随着时间的平均功耗。在一些实施例中，可以使用恒定的平均功耗。然而，在其它实施例中，可以提供使用模型，所述使用模型给出在时间段内关于功率可以如何被消耗的不规律、非线性或非恒定的信息。然后，在一些实施例中，可以将在任何给定时间的累积的和/或瞬时的功耗与该使用模型进行比较以确定是否正在消耗过多的功率量。当相对于使用模型正在消耗过多的功率量时，可以降低功耗以便确保设备将在预期的时间段内工作。

在一些情况中，可以以最大程度地减少对设备正在进行的操作的影响的方式来实现该功耗降低或“调整”。在一些情况中，这可以通过对不同部件或不同功能进行不同地的加权来实现，以使得仅在采取了其他更不重要的步骤来降低功耗之后才牺牲这些部件或功能。

因此，参考图1，描述了是充电受限设备的基于处理器的***的一个示例。图1是可以用包括“片上***”的一个或多个集成电路上的硬件和/或用在一个或多个集成电路上运行的软件来实现其部件的功能图。***10可以是家庭卫生保健器械。家庭卫生保健器械可以用于监视出院病人、需要监视的老人或需要某种程度监视但可以不需要住院治疗的具有慢性病状况的人的健康。

器械10可以包括微控制器12，该微控制器12包括多个端口。因此，端口A与模拟数字转换器18进行通信。该转换器18通过信号调节电路16从模拟传感器14接收信息。模拟传感器可以是任何测量设备，包括测量用户健康特征、门打开或运动或任何其它期望特征的设备。

转换器18还从电池22和功率监视电路20接收输入。在一些实施例中，功率监视电路20可以监视可用的电池电力或可以监视正在进行的瞬时和/或累积的功耗。因此，微控制器12的端口A可以接收传感器数据和配置数据。

微控制器12也可以从数字传感器24接收数字数据并且可以与存储介质26进行通信以交换过程数据。

在一些实施例中，音频/视频指示器28可以从微控制器12的端口D接收输出以指示设备10正在进行的操作并且提供用户反馈。该指示器可以包括指示音响、指示灯或显示器。

因此，为了给出与家庭监视***有关的简单的示例，可以使用***来显示关于受监视的人的活动的提醒消息。例如，可以监视老人并且传感器可以用于指示受监视的人何时打开和关闭门。显示设备可以位于门附近以在人进入或离开家时提供提醒。

相反地，端口E可以从实时时钟30接收基于时间的数据。这提供关于当前时间是什么的信息，并且可以用于确定***是否正在根据使用模型使用功率以获得期望的工作寿命。

端口C可以将所传输的数据提供给无线输入/输出收发器32。收发器32通过射频(RF)链接与例如显示设备、个人计算机、普通老式电话***(POTS)桥或局域网(LAN)桥等进行通信。此外，尽管收发器32被指示为使用射频链接，但是也可以使用其它无线链接，例如包括红外线、光和声等。

理想地，器械10可以可靠地工作期望的时间量。在该实施例中，这确保设备收集的信息将在电池22再充电之间的全部时间中将是可用的。当说明电池22时，可以使用任何充电受限电源，包括充电电容器或太阳能电池。

因此，参考图2，纵轴指示假设平均功耗而横轴指示工作时间。指示目标功耗水平，以使得如果在充电之间的全部时间段内消耗该确切的功率水平，则设备将在充电之间的全部时间中是可操作的。然而，如在t0和t1之间的时间示出的，假设地，可能消耗过多的电荷量。

作为示例，可以将更多的显示时间用于在时间t0到t1将输出信息提供给用户。当该过度的显示时间已经持续了给定的时间量时，在时间t1发出“警报”，指示如果继续，则可能损害在充电之间满足工作寿命的能力。因此，如由对功耗水平的“调节”所指示的，降低功耗。然后在时间t2，检查确定功耗回到“正轨”，即累积功耗回到与使用模型相一致。因此，可以在时间t2结束在t1实施的调节。

调节的示例可以是用于降低短期功耗的任何技术。因此，可以限制显示器的使用，可以限制无线通信、可以改变显示分辨率、可以改变在任何时间能够传送的数据量或可以实施任何各种其它调整。

根据一些实施例，微控制器12可以用软件、硬件或者固件实现序列以便获得期望的工作寿命时间。可以由存储在例如半导体存储器和由包括微控制器12的任何处理器执行的的计算机可读指令来实现基于软件的序列。最初，图3中示出的设定序列36使微控制器12能够设置自身以实现期望的工作寿命时间保证。尽管微控制器12被说明为用于该目的，但是可以使用其它分离的设备来用于工作寿命监视。

最初，在方框38设定序列接收电量和时间。这可以对应于关于设备在充电之间必须工作多长时间以及在再充电之前多少电力可用的信息。然后如在方框40中指示的，在一些实施例中，设备将接收使用模型。使用模型可以指示在工作寿命期间功率可以如何被消耗。在一些使用模型中，可以使用随着时间的线性或恒定功耗。在其它使用模型中，最初或在一天给定的时间中可以允许或多或少的功耗而在其它时间内则可以允许更少的功耗。在任何情况中，使用模型给出关于在期望的操作时间内可以消耗功率的速率的信息。

此外，如在方框42中所示的，可以建立历史文件。在补充使用模型中，历史文件可以是有用的。例如，结合传感器感测门操作的实施例，历史可以指示工作日里在7点钟与8点钟之间的时间段中，由于与去上学和去工作有关的活动，可能产生大量的功耗。然而，***可以知道这将仅是短暂的并且它可以随后通过降低功耗来在进行调节。

因此，在一些实施例中，可以用基于以往历史的额外信息来补充使用模型。器械10实际上可以知道它是由特定的用户或在特定的环境中如何使用的，且它可以使用该信息来更好地调节其功耗。

此外，如方框44中所指示的，可以设定一组功耗权重因子。权重因子可以以不同的方式对器械10的不同操作和不同部件进行加权。当需要调整来降低功耗时，可以建立优先级列表，所述优先级列表降低较低优先级设备的性能或操作并且推迟降低较高优先级项的性能或功耗。因此，在一些实施例中，可以减少功耗调整的影响。

最后，如方框46中所指示的，可以存储在设定序列36期间接收的值，以用于在功率监视和功耗控制期间的后续使用。

参考图4，根据一个实施例说明了用于实际监视正在进行的动态功耗和用于在该功耗下调用调整的序列。该序列可以是基于软件的、基于硬件的或基于固件的。

如在方框48所指示的，可以加载预测的初始功率。在一些实施例中，该预测可以仅是针对给定设备的缺省值，可以基于特定使用模型、历史或用户输入调节该缺省值。

然后，在方框50，接收任何特定时间的实际功耗信息。接下来，在方框52，确定剩余功率预算。这是总共的可用功率减去到再充电后的该瞬时已经消耗的功率。

接下来，如在方框54中所指示的，可以分析功率使用趋势。在一些实施例中，这可以涉及累积的、瞬时的或最近的功耗与使用模型之间的比较。因此，在图2给出的示例中，在从t0到t1的时间段中，累积的功耗超过仅为直线线性功耗的使用模型。在一些情况中，瞬时功耗可以是相对高的，但是因为随着时间的趋势是低的，所以可以认为调节或调整是不必要的了。

接下来，在方框56中，可以分析使用模型和以往历史以确定如何将当前功耗和功率使用趋势与其它信息进行比较以确定是否需要调整。然后，在方框58中，更新功率预测。即基于额外信息更新初始功率预测。如在菱形框60中确定的，如果确定功率使用正在、已经或将是过度的，则如在方框62中指示的，可以调用调整程序。

参考图5，最初调整序列64从图4的序列接收关于所需要的调整的范围的信息66。该调整序列可以是基于软件的、基于硬件的或基于固件的。

调整序列在方框68中获得使用模型、在方框70中获得加权，并且它在方框72中计算必须的调整。更具体地，调整的范围与怎样对不同的操作或部件进行加权一起用于确定哪些操作或部件应当受到过度功耗的不利地影响。因此，可以缩减或排除一些操作，而其他可以不受到影响，因为它们具有较高的优先级。然后，在方框74中，将调整计划报告回图4的功率监视序列以用于执行。

在软件实施例中，在图6中示出了应用软件。最初，如方框76中所指示的，可以加载调整。然后，在方框78中，可以按照需要配置***、设备、例程或操作以达到期望的调整计划。在方框80中可以报告和记录状态。

因此，为了给出与家庭监视***有关的简单示例，可以使用***来确定受监视的人有多活跃。例如，可以监视老人。如果该人不再活跃，则该人可能需要更多的现场(onsite)监视。可以使用传感器来指示受监视用户什么时候打开和关闭门。

在将监视设备再充电后，确定直到下次充电时必须的工作时间量和电源可用的基本电量。然后使用模型被用来确定预期可用电荷将如何随着时间被消耗。

一旦功率监视开始，由于在前门的很多活动，可能发出可能已经遇到异常量的显示活动的报警。可以确定，考虑到充电之间的时间推移，已经使用了过多的显示时间。因此，可以命令调整以降低功耗。例如，如果无线通信被给予比诸如显示等其它功耗操作更低的优先级，则调整可以是减少无线通信以节省功率。

一段时间量之后，可以确定功耗下降且现在回降到使用模型之内。因此，可以结束功率节省技术并且正常的操作可以继续进行。

在一些情况中，***可能遇到过剩的可用功率，指示在功耗过度的下一情况时，可以不需要采取调整，因为即使短期功耗可能上升，器械仍然在其给定时间段的功耗目标之内。

贯穿该说明书中所引用的“一个实施例”或“实施例”表示结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明所包含的的至少一个实现中。因此，短语“一个实施例”或“在实施例中”的出现未必指代同一实施例。此外，除了所说明的特定实施例的形式，还可以以其他合适的形式建立特定特征、结构或特性，并且所有这些形式可以都被包含在本申请的权利要求范围内。

虽然已经结合有限数量的实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解其的多种的修改和变型。所附权利要求意图覆盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这些改变和变型。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

获得针对充电受限设备在给定时间段内可用电力的测量；

监视正在进行的功耗以确定是否需要改变功耗以确保在所述时间段内的工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中获得可用电量的测量包括获得电源的可用电荷量和使用所述电源需要达到的工作时间。

3.根据权利要求1所述的方法，包括接收指示在该时间内功率可以如何被消耗的使用模型。

4.根据权利要求3所述的方法，包括基于以往历史修改所述使用模型。

5.根据权利要求3所述的方法，包括确定功耗是否偏离所述模型，并且如果是的话，则降低功耗。

6.根据权利要求5所述的方法，包括降低功耗直到累积的功耗回到与所述使用模型一致为止。

7.根据权利要求3所述的方法，包括将不同的权重分配给不同的活动。

8.根据权利要求7所述的方法，包括通过基于不同活动的加权选择活动来进行缩减以降低功耗。

9.根据权利要求1所述的方法，包括获得可用电池电力的测量。

10.根据权利要求1所述的方法，包括确保所述设备能够以所述可用电力在预定时间量内工作。

11.一种装置，包括：

充电受限电源；以及

设备，用于获得在给定时间段内能从所述电源获得的电力的测量，并且监视正在进行的功耗以确定是否需要改变功耗以确保在所述时间段内的工作。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述装置是家庭卫生保健器械。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述电源是电池。

14.根据权利要求11所述的装置，所述设备用于获得可用电力的测量包括获得所述电源的可用电荷量和使用所述电源需要达到的工作时间。

15.根据权利要求11所述的装置，所述设备使用指示在所述时间内功率可以如何被消耗的使用模型。

16.根据权利要求15所述的装置，所述设备用于基于以往历史修改所述使用模型。

17.根据权利要求16所述的装置，所述设备用于确定何时功耗偏离所述模型，并且作为响应，降低功耗。

18.根据权利要求17所述的装置，所述设备用于降低功耗直到累积的功耗回到与所述使用模型一致为止。

19.根据权利要求11所述的装置，所述设备用于确保所述装置在所述时间内的工作。

20.根据权利要求18所述的装置，所述设备使用对不同操作的加权来确定要缩减哪些操作以便节省电力。

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