JP2001067158A - 自動車のマルチメディア・システム用電力管理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動車両内での情報装置、通信装置及び娯楽
装置を作動させるマルチメディア／パーソナル・コンピ
ューターをベースとするシステムに、複雑命令セット演
算（ＣＩＳＣ）プロセッサー・システムの使用を実現す
る態様で電力消費及び起動時間を低減する電力管理方法
を用いる。 【解決手段】 柔軟性ある電力管理方法が、主マザーボ
ード及び他の装置への複数の制限電圧の切替用に、主マ
ザーボード10から分離した低電力型のマイクロプロセッ
サー25を用いる。入出力処理及び電力管理用に分離した
ボード12の使用が、より安定した電力管理を提供し、異
なる入出力装置及びネットワークを用いる異なる車両へ
組込むためのシステムの適応を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本出願は、1999年7月14日に出願されここ
で引用により本明細書に組み込まれる、名称が“Power
Management Fault Strategy for Automotive Multimedi
a System”である係属中の米国特許出願09/353,684号に
関連する。

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には自動車
用マルチメディア／パーソナル・コンピューター（Ｐ
Ｃ）システムへの電力供給の方法及び装置に関し、より
詳細には、コンピューターをベースとしたシステムの通
常の起動完了時間を短縮しつつ、車両のバッテリー消費
を低減する電力管理方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】携帯演算装置においては、電力管理は重
要な課題である。これは、バッテリー容量が限られ電流
値が厳しく制限される自動車において、特に当てはま
る。より大きなマイクロプロセッサーの使用及び、より
多数の周辺機器の使用により、マイクロプロセッサーを
ベースとしたシステムがより高性能になるにつれ、電力
需要が増大している。内燃機関及びオルタネーターを持
つ車両において、電力発生量は大きな困難なしに作動す
るのに充分なものとなり得る。他の動力源を用いる車両
や、エンジン停止中の内燃機関車両においては、マルチ
メディア／ＰＣシステムの電流消費（通常作動状態の電
流及び静止電流の両方）における顕著な限界が生じるこ
とがあり得る。

【０００４】自動車においては、利用可能電力の限界に
一部起因して、必要電力の低いマイクロプロセッサーが
使用されるのが、一般的である。移動体での演算機能が
車両に導入されるにつれ、縮小命令セット演算（reduce
d instruction set computing略してＲＩＳＣ）マイク
ロプロセッサーが、小型で省電力であることを理由とし
て、使用されるようになってきた。それゆえ、Intel Pe
ntium (x86)マイクロプロセッサーや、Motorola 680x0
シリーズのマイクロプロセッサーなどの複雑命令セット
演算（complex instruction set computing略してＣＩ
ＳＣ）マイクロプロセッサーの使用は控えられてきた。
しかしながら、ＲＩＳＣマイクロプロセッサーでは、Ｃ
ＩＳＣマイクロプロセッサー向けに作成されたソフトウ
ェアを実行することができない。デスクトップ型および
ラップトップ型のパーソナル・コンピューターの普及に
より、オペレーティング・システム及びアプリケーショ
ン・ソフトウェアの可用性がＣＩＳＣマイクロプロセッ
サーについての極めて大きな特徴となっている。それ
で、自動車においてＣＩＳＣマイクロプロセッサーを使
用することは、非常に有益であると思われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】自動車における、マル
チメディア／パーソナル・コンピューターベースのシス
テムについて重要な性能上の課題は、起動完了時間であ
る。マルチメディア・システムは、車両ユーザーがイグ
ニッション・スイッチをオンにしてすぐに利用可能とな
ることを期待する場合がある情報、通信、娯楽などの機
能を提供し得るものである。例を挙げると、マルチメデ
ィア・システムにはナビゲーション機能が含まれる場合
があり、ドライバーが車両のイグニッション・スイッチ
を入れてすぐに所望の目的地の入力開始を望むことがあ
り得る。マルチメディア・システムに対し完全な又は部
分的な電力供給を維持することにより、起動完了時間を
短縮又は無くすことができるが、これは電力消費を最小
化する要求と矛盾してしまう。Pentium（登録商標）の
様なＣＩＳＣマイクロプロセッサーは、メモリーの状態
及び内部のマイクロプロセッサーの状態が記憶されたま
まで処理動作が一時停止（サスペンド）される低電力状
態を持つのが一般的である。その様な低電力状態へは、
マイクロプロセッサーにより監視される種々の条件に応
じて、入ることが出来る。しかしながら、マイクロプロ
セッサーは、完全にスリープ状態に入ることはできず、
なおウェークアップすべき状態を監視している。更にま
た、マイクロプロセッサーが単独で自身の電力管理の実
行を全て負担する場合には、エラー時の復旧能力は限ら
れたものとなる。

【０００６】本発明は、車載のマルチメディア／パーソ
ナル・コンピューターをベースとするシステムの効率的
で安定性がある電力管理を提供し、そして、消費電力が
低く起動完了時間が短い車載環境でＣＩＳＣプロセッサ
ーが動作するのを可能にする事を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電力管理機能
の大部分がＣＩＳＣ演算装置とは別個の低電力マイクロ
プロセッサーにより行われるという、柔軟性のある組み
合せの電力管理方法を提供する。

【０００８】本発明の観点の一つにおいては、車両の情
報通信娯楽システムが車両内の情報装置、通信装置及び
娯楽装置にモバイル作動をさせる。車両は、電力被供給
車両状態及び非電力被供給車両状態を持つ。主マザーボ
ードは、主利用マイクロプロセッサー、ランダム・アク
セス・メモリー及び、上記主利用マイクロプロセッサー
及び上記メモリーへ電力を供給する電力管理チップ・セ
ット、を持つ。電力制御レギュレーターが、上記電力管
理チップ・セット及び上記主マザーボードから離れて配
置された少なくとも一つの装置へ、複数の制限された電
圧を供給する。ユーザー制御部が、上記情報通信娯楽シ
ステムを、ユーザー作動状態又はユーザー非作動状態
に、置く。低電力マイクロプロセッサーが、上記ユーザ
ー制御部及び、上記車両が上記電力被供給車両状態又は
上記非電力被供給車両状態のいずれにあるかに応じて、
上記制限電圧のオンとオフの切替えを制御する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、マザーボード
10は、ビデオ・プロセッサー・カード11及び車両の入力
／出力プロセッサー（vehicle input/output processo
r、略してＶＩＯＰ）ボード12に接続されている。マザ
ーボード10は、例えばIntel（登録商標）Celleron（商
標）プロセッサーから構成され得る複雑命令セット演算
（complexinstruction set computing略してＣＩＳＣ）
プロセッサー13を含む。サポート・チップ・セット14は
プロセッサー13に接続され、特にマイクロプロセッサー
13と共に機能する様に適応されている。サポート・チッ
プ・セット14は１つ又はそれより多い集積回路とするこ
とが出来、好ましくはIntel Banister Bridgeのノース
・ブリッジ及びサウス・ブリッジからなることとし得
る。

【００１０】チップ・セット14はプロセッサー13と種々
の他の装置との間のインターフェースとなり、またプロ
セッサー13に対する局所的な電力調整と管理を行う。サ
ポート・チップ・セット14は、ＤＲＡＭメモリー15を制
御するためのＤＲＡＭメモリー制御器を含む。チップ・
セット14はまた、ディスク・ドライブ16やＣＤ−ＲＯＭ
ドライブ17のような、大容量記憶装置のインターフェイ
ス制御器も含んでいる。プロセッサー13は、主利用プロ
セッサーであり、ディスク・ドライブ16及び／又はＣＤ
−ＲＯＭドライブ17に含まれるオペレーティング・シス
テム・ソフトウェアやアプリケーション・プログラムを
実行する。

【００１１】時刻（time of day、略してＴＯＤ）ユニ
ット18は、チップ・セット14と接続され、一般的な態様
で時刻を把握する。小型のオンボード・バッテリー（不
図示）が、マザーボード10の電力がオフである場合で
も、ＴＯＤユニット18の作動を維持するために、設けら
れているのが好ましい。

【００１２】チップ・セット14は、以下に述べるよう
に、ＶＩＯＰ12から数種の制限された電圧を受ける。チ
ップ・セット14は制限電圧を使用し、自身の一般的な電
力管理方法に従いプロセッサー13とＤＲＡＭ15に電力を
供給する。マザーボード10はさらに、ＶＩＯＰ12から供
給されない値の制限電圧を作るために、チップ・セット
14により駆動されるコア電力供給部19を含んでも良い。

【００１３】スーパー入出力（Ｉ/Ｏ）インターフェイ
ス20は、チップ・セット14と接続されまたＶＩＯＰ12と
接続されるシリアル通信ポートＣＯＭ１を与える。シリ
アル接続リンクは、プロセッサー13とＶＩＯＰ12との間
で、電力管理に関するメッセージ及び、入出力データと
制御信号に関するメッセージを、伝達する。

【００１４】マザーボード10は、ＢＩＯＳユニットなど
の不図示の他の一般的な装置及びＩＳＡ，ＰＣＩ及びＵ
ＳＢインターフェイスなどの標準バス・インターフェイ
スを含む。ビデオ・カード11は、例えばＰＣＩ拡張スロ
ットに接続されても良い。ビデオ・カード11は、ＶＩＯ
Ｐ12の制御下で、外部レギュレーター22により電力供給
されるディスプレイ21へ接続されるビデオ出力部を含
む。

【００１５】ＶＩＯＰ12は、例えば読出専用メモリー
（read-only memory、略してＲＯＭ）に格納されたプロ
グラム命令を実行する省電力マイクロプロセッサー25を
含む。省電力マイクロプロセッサー25は、例えばMotoro
la 68 HC 912プロセッサーなどの自動車用に使用される
場合が多い形式の低電力プロセッサーからなるものとす
ることが出来る。プロセッサー25の基本的な役割は、切
替形及び非切替形の制限電圧出力を複数持つ電力制御レ
ギュレーター27を制御することである。例えば、３．３
Ｖ,５Ｖ及び１０Ｖの切替形出力が、３．３Ｖの非切替
形（つまり連続的な）出力と共に、設けられる。これら
の、制限電圧のそれぞれは、主マザーボード10に供給さ
れ、そしてそれらの電圧を使用するチップ・セット14を
含む各種装置に分配される。これらの電圧は、マイクロ
プロセッサー13を作動させるため、記憶内容を更新そし
てそれにアクセスするのにメモリー15に電力を与えるた
め、そして、チップ・セット14そのものの各部に電力を
与えるために、使用される。加えて、電力が、ディスク
・ドライブ16、ＣＤ−ＲＯＭ17及びＴＯＤユニット18に
直接供給されても良い。

【００１６】電力制御レギュレーター27はまた、マザー
ボード10及びＶＩＯＰ12から離れた位置にある装置に制
限電圧を供給する場合もある。例えば、別個の遠隔モジ
ュールには、電力制御レギュレーター27からＧＰＳ用電
力（ＧＰＳ ＰＷＲ）及び送受信電力（ＸＣＶＲ ＰＷ
Ｒ）をそれぞれ受けるＧＰＳ受信機及び無線データ送受
信器が、含まれ得る。

【００１７】ＶＩＯＰ12は、マイクロプロセッサー25が
マザーボード10のＣＯＭ１ポートと通信するシリアル・
ポート接続を提供するために、物理的なインターフェイ
ス28を含む。加えて、マザーボード10とマイクロプロセ
ッサー25との間で接続された数本の直接通信線がある。
マイクロプロセッサー25は、ユーザーにより操作される
オン／オフ・スイッチ30に応答してマルチメディア・シ
ステムを使用状態にすべき時期を示すパワー・ボタン信
号及び、主利用プロセッサー13を再起動させるリセット
信号を発する。チップ・セット14は、チップ・セット14
の電力管理ロジックが自身が動作中のサスペンド電力状
態を特定する、識別可能な３つの信号ＳＵＳ Ａ，ＳＵ
Ｓ Ｂ及びＳＵＳ Ｃを発する。

【００１８】マイクロプロセッサー25はまた、車両が電
力被供給状態か非電力被供給状態であるかを特定するた
めに、イグニッション・スイッチ31からの信号を受信す
る。イグニッション・スイッチ31とオン／オフ・スイッ
チ30の状態に基づいて、マイクロプロセッサー25及びマ
イクロプロセッサー13はそれぞれ主利用プロセッサー13
及びチップ・セット14に対する適切な電力供給状態を決
定する。マイクロプロセッサー13及びチップ・セット14
の最新状態及び次に要求される状態に応じて、マイクロ
プロセッサー25は、正常な状態がチップ・セット14によ
り実行されていたことを確認したり、シリアル通信リン
クを介して別の状態を命令したり、あるいは主マザーボ
ード10に異なる制限電圧を与えるために電力制御レギュ
レーター27の状態を切り替えたりすることが出来る。ま
た種々のスイッチや他の入力の状態に基づいて、マイク
ロプロセッサー25が、適切にディスプレイ21に電力を与
えるために、外部レギュレーター22のオンとオフの切り
替えを制御する場合がある。

【００１９】ネットワーク・インターフェイス32はＶＩ
ＯＰ12に含まれマイクロプロセッサー25に接続される。
ネットワーク・インターフェイス32は、マザーボード13
と車両の通信つまり多重通信ネットワークとの間でデー
タ及び制御信号のやりとりをするために（マザーボード
10とＶＩＯＰ12との間のシリアル通信も使用しながら）
車両ネットワークに接続することが出来る。

【００２０】マルチメディア・システム用電力管理方法
の動作を、図２の状態図と組み合わせて以下に説明す
る。何らかの電力が供給される前には、マルチメディア
・システムは非電力供給状態40をとる。非電力供給状態
40において、主バッテリーの電力は切断されており、全
てのユニットはオフ状態である。電力が供給されると、
マルチメディア・システムはスリープ状態41に移行す
る。スリープ状態41は、以下の状態で特徴づけられる。
つまり、イグニッション・スイッチがオフ、ＶＩＯＰユ
ニットがスリープ状態、主マイクロプロセッサー及びチ
ップ・セットがオフ状態、ディスプレイがオフ状態、遠
隔無線ユニット及びＧＰＳユニットがオフ状態、ＣＤ−
ＲＯＭユニットがオフ状態、そして、ディスプレイのバ
ックライト（バックライトとは液晶ディスプレイの背景
照明で、ユニットそのものがオフであっても微光状態の
間車両のダッシュボードの全体的なパネル照明を行うこ
とが要求される）がオフ状態、である。スリープ状態41
の間に、ヘッドランプなどの車両の外部照明がオンにさ
れた場合には、ディスプレイに対してバックライト用電
力を供給するのが望ましい。それで、ライト・オンの状
態が、ＶＩＯＰユニットが起動されディスプレイに対す
るバックライト用電力を制御可能な電力節約状態42への
移行を起こす。ライトがオフされると、スリープ状態41
へ戻る移行が起こされる。

【００２１】ＶＩＯＰのメッセージに自身を応答させな
くする主マイクロプロセッサーのエラー又はロックアッ
プ状態により起こされるシャットダウン中には、他のい
かなる状態からもスリープ状態41への移行がなされ得
る。その場合には、主マザーボード10へ切替えられてい
た全ての電力をＶＩＯＰプロセッサーが遮断し、それに
よりスリープ状態41へ初期化する。

【００２２】電力節約状態42は、以下の状態により特徴
づけられる。つまり、イグニッション・スイッチがオ
フ、ＶＩＯＰユニットが起動状態、主マイクロプロセッ
サー及びチップ・セットがディスクへのサスペンド状態
（Intel CelleronプロセッサーではＤ３状態に相当）、
ディスプレイがオフ状態、遠隔無線ユニット及びＧＰＳ
ユニットがオフ状態、ＣＤ−ＲＯＭユニットがオフ状
態、そして、ディスプレイのバックライトが車両の状態
（ヘッドライトなど）に応じてオン又はそうでない状
態、である。イグニッション・スイッチが入ったときに
は、マルチメディア・ユニットそのもののパワー・ボタ
ンのオン／オフ状態に応じて、電力節約状態42からの移
行が行われることになる。パワー・ボタンがオフのとき
には、スタンバイ＋状態43への移行が行われる。パワー
・ボタンがオンのときには、完全電力供給状態44への移
行が行われる。スタンバイ＋状態43は、以下の状態によ
り特徴づけられる。つまり、イグニッションがオン状
態、ＶＩＯＰユニットが起動状態、主マイクロプロセッ
サーとチップ・セットがオン状態、ディスプレイがオフ
状態、遠隔無線ユニットがオフ状態、ＧＰＳユニットが
オン状態、ＣＤ−ＲＯＭユニットがオフ状態にあり、そ
してディスプレイのバックライトが他のランプの状態に
依存している。スタンバイ＋状態43にある間には、パワ
ー・ボタンのオン操作、マルチメディア・システムの他
のいずれかのボタンの適切な操作、又は、ＣＤオーディ
オ・ディスクの様なメディアの挿入に応じて、完全電源
供給状態44に移行され得る。スタンバイ＋状態43にある
間にイグニッション・スイッチがオフになった場合、ス
タンバイ状態45への移行がなされる。

【００２３】スタンバイ状態45は、以下の状態により特
徴づけられる。つまり、イグニッションがオフ状態、Ｖ
ＩＯＰユニットが起動状態、主マイクロプロセッサーと
チップ・セットがＲＡＭに対するサスペンド状態（Inte
l Celleronの電力管理ロジックではＳ3状態に相当）で
のスリープ状態、ディスプレイがオフ状態、遠隔無線ユ
ニット及びＧＰＳユニットがオフ状態、ＣＤ−ＲＯＭユ
ニットがオフ状態にあり、そしてディスプレイのバック
ライトが車両のランプに依存している。スタンバイ状態
45にある時に、暗電流の消費量を極めて低く約１００mA
とすることが出来る。この電流はかなり低いものの、内
燃機関を始動するため主バッテリーに頼らねばならない
車両において、極めて長時間維持することが許容される
値よりは大きな値である。それで、スタンバイ状態45
は、それが経過した後に電力節約状態42に移行する所定
の期間を検出するために、時刻タイマーの作動を含んで
いる。電力節約状態42においては、主プロセッサー及び
チップ・セットがディスクへのサスペンド状態に切り替
わり、ＤＲＡＭメモリーが継続的に更新される必要がな
いため、電力消費量を約４mAまで低下し得る。

【００２４】好ましい実施形態においては、所定の期間
は約24時間である。車両が24時間以内に再始動された場
合、メモリーの最新状態はまだＤＲＡＭに記憶されてお
り、システムの起動完了時間をはるかに速くすることが
出来る（起動完了時間は、ディスクへのサスペンド状態
からであれば６から１０秒であるのに対し約１から２秒
になる）。スタンバイ状態45にある間にイグニッション
・スイッチがオンにされた場合、パワー・ボタンの位置
に応じてスタンバイ＋状態43又は完全電力供給状態44へ
の移行がなされる。

【００２５】完全電力供給状態44において、全てのユニ
ットはオン状態であり完全に起動している。完全電力供
給状態44にある間にパワー・ボタンがオフにされた場
合、スタンバイ＋状態43への移行がなされる。完全電力
供給状態44にある間にイグニッション・スイッチがオフ
にされた場合、スタンバイ状態45への移行がなされる。

【００２６】主マイクロプロセッサー及びチップ・セッ
トが、多くの異なるサスペンドすなわち低電力状態を持
っていても良い。本発明の好ましい実施形態において
は、ＲＡＭに対するサスペンド及びディスクに対するサ
スペンドの電力状態を使用するのが好ましい。ＲＡＭに
対するサスペンド（Ｓ3）の電力状態においては、１か
ら２秒の瞬間的なオン及び起動時間が得られる。このよ
うな電力状態の間は、ＤＲＡＭは自己更新モードにあ
る。Intel Celleronプロセッサー及びBannister Bridge
チップ・セットを用いる好ましい実施形態においては、
チップ・セットは、その８０％がオフとなるように構成
される。具体的には、ノース・ブリッジのSUSPEND well
に電力供給され、ＤＲＡＭラインが更新モードに設定さ
れ、そして、サウスブリッジの割込み制御器及び電力制
御器が電力を持ち（つまりRTC wellかつSUSPEND wel
l）、一方で、Celleronプロセッサーはオフである。Ｒ
ＡＭに対するサスペンド状態は５０から７０mAの電流を
引き出すが、その状態からは、イグニッション・スイッ
チがオンである間にパワー・ボタンを押すこと、ＶＩＯ
Ｐからのリセット信号又は、他のプログラムされたレジ
ューム事象により、出ることが出来る。

【００２７】ディスクに対するサスペンド（Ｄ3）の電
力状態において、ＤＲＡＭメモリーの内容のイメージ又
はスナップショットがディスク（好ましくは小型フラッ
シュ・ドライブ）に記憶される。チップ・セットのノー
ス・ブリッジの電源が落とされ、そしてサウス・ブリッ
ジは電力制御を持つ部分を除いて電源が落とされる（つ
まり、サウス・ブリッジのSUSPEND well かつ RTC wel
l）。この電力状態において、１から２mAの電流が引か
れる。電流値は、主制御器及びチップ・セットの電力状
態を知らせるためにＳＵＳ Ａ，ＳＵＳ Ｂ及びＳＵＳ
Ｃを駆動する必要性に一部起因している。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した様に本発明は、車載のマル
チメディア／パーソナル・コンピューターをベースとす
るシステムの効率的で安定性がある電力管理を提供し、
そして、消費電力が低く起動完了時間が短い車載環境で
ＣＩＳＣプロセッサーが動作するのを可能にする事が出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力管理方法を用いるマルチメディア
・システムを示すブロック図である。

【図２】図１のシステムの状態遷移を示す状態図であ
る。

【符号の説明】

10 主マザーボード 13 主利用マイクロプロセッサー 14 電力管理チップ・セット 15 ランダム・アクセス・メモリー 25 低電力マイクロプロセッサー 27 電力制御レギュレーター 30 ユーザー制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン フランク コンスタンティン アメリカ合衆国 ミシガン州 48128，デ ィアボーン ハイヴュー 460 (72)発明者 ディヴィッド ピー．ライト アメリカ合衆国 ミシガン州 48239，レ ッドフォード キンロック 9550

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両内での情報装置、通信装置及び娯楽
   装置にモバイル作動をさせる車両情報通信娯楽システム
   において、上記車両が電力被供給車両状態と非電力被供
   給車両状態とを持ち、上記システムが、 主利用マイクロプロセッサー、ランダム・アクセス・メ
   モリー及び、上記主利用マイクロプロセッサー及び上記
   メモリーへ電力を供給する電力管理チップ・セット、を
   持つ主マザーボード、 上記電力管理チップ・セット及び上記主マザーボードか
   ら離れて配置された少なくとも一つの装置へ、複数の制
   限された電圧を供給する、電力制御レギュレーター、 上記情報通信娯楽システムをユーザー作動状態又はユー
   ザー非作動状態に置くユーザー制御部、及び該ユーザー
   制御部に応答し、上記車両が上記電力被供給車両状態又
   は非電力被供給車両状態のいずれにあるかに応じて、上
   記制限電圧のオンとオフの切替えを制御する低電力マイ
   クロプロセッサー、を有する、システム。