JP2011118455A

JP2011118455A - 情報処理装置および情報処理装置における制御方法

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Publication number: JP2011118455A
Application number: JP2009272632A
Authority: JP
Inventors: Wataru Nakanishi; 渉中西; Shigeo Hayashi; 繁男林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-16
Also published as: US20110131426A1

Abstract

【課題】稼働中においても、コネクタに接続される外部デバイスに対して電力を供給するための電源ラインを援用して、当該コネクタに接続される外部デバイスから電力の供給を受けることを可能とする情報処理装置を提供する。
【解決手段】ＵＳＢコネクタ１５に外部デバイス２が接続されると、コンピュータ１は、まず、この外部デバイス２を通常のＵＳＢデバイスと認識し、ＵＳＢ電源供給回路１７による電力供給を開始すべく、入出力制御回路１６内の電源ラインを設定する。その後、ＵＳＢコネクタ１５に接続された外部デバイス２が太陽電池ユニット２であった場合、コンピュータ１は、入出力制御回路１６内の電源ラインのスイッチングを行って、太陽電池ユニット２から入力される電力を使った、充電回路１９によるバッテリ１８の充電を開始する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、コネクタに接続される外部デバイスに対して電力を供給するための電源ラインを援用して、当該コネクタに接続される外部デバイスから電力の供給を受けるためのパーソナルコンピュータ等に好適な給電制御技術に関する。

近年、バッテリ駆動可能で携行容易なノートブックタイプのパーソナルコンピュータが広く普及している。この種のコンピュータでは、携行の容易性を考慮して、小型軽量化が図られており、基本機能のみを本体装置に搭載して、様々な機能を必要に応じて拡張できるようにするためのコネクタが設けられる。

例えばＵＳＢ（universal serial bus）コネクタは、コンピュータと当該ＵＳＢコネクタに接続される外部デバイスとの間で電源ラインを導通させることができるので、当該ＵＳＢコネクタ経由でコンピュータから電力を供給して外部デバイスを動作させることが可能である。

そして、最近では、例えばコンピュータ内のバッテリを充電する等のために、逆に、このＵＳＢコネクタを介して外部デバイスから電力の供給を受けるための仕組みが種々提案され始めている（例えば特許文献１等参照）。

特開２００９−１５１４８８号公報

ところで、最近のコンピュータは、プラグアンドプレイ（ＰｎＰ）などと称される、コンピュータが稼働中に接続された外部デバイスを動的にシステムに組み込む仕組みを標準的に搭載している。よって、コンピュータが稼働中にＵＳＢコネクタに外部デバイスが接続された場合、コンピュータ側から外部デバイス側に対する電力供給が自動的に開始されるように制御される。

そのために、上記特許文献１をはじめ、これまでに提案された、ＵＳＢコネクタを介して外部デバイスから電力の供給を受けるための仕組みは、電力の入出力が衝突することを避けるために、コンピュータが電源オフ状態にあるときにＵＳＢコネクタに給電機能を有する外部デバイスが接続された場合に、当該外部デバイスから電力を入力するように制御するというものが一般的である。よって、コンピュータが稼働中に、給電機能を有する外部デバイスをＵＳＢコネクタに接続し、当該外部デバイスから電力の供給を受けるといったことを行うことができなかった。

この発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、稼働中においても、コネクタに接続される外部デバイスに対して電力を供給するための電源ラインを援用して、当該コネクタに接続される外部デバイスから電力の供給を受けることを可能とする情報処理装置および情報処理装置における制御方法を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するために、この発明の情報処理装置は、外部デバイスを接続するためのコネクタと、前記コネクタを介して導出される電源ラインへの電力の出力と前記電源ラインからの電力の入力との切り替えを制御する入出力制御回路と、外部デバイスが前記コネクタに接続された場合、前記電源ラインへの電力の出力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示した後、当該外部デバイスが給電機能を有するデバイスか否かを判定し、給電機能を有するデバイスであった場合、前記電源ラインからの電力の入力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示する制御手段と、を具備することを特徴とする。

また、この発明の制御方法は、外部デバイスを接続するためのコネクタと、前記コネクタを介して導出される電源ラインへの電力の出力と前記電源ラインからの電力の入力との切り替えを制御する入出力制御回路とを具備する情報処理装置における制御方法であって、外部デバイスが前記コネクタに接続された場合、前記電源ラインへの電力の出力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示すると共に、当該外部デバイスが給電機能を有するデバイスか否かを判定し、前記外部デバイスが給電機能を有するデバイスであった場合、前記電源ラインからの電力の入力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示する、ことを特徴とする。

この発明によれば、稼働中においても、コネクタに接続される外部デバイスに対して電力を供給するための電源ラインを援用して、当該コネクタに接続される外部デバイスから電力の供給を受けることを可能とする情報処理装置および情報処理装置における制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る情報処理装置の外観を示す図。同実施形態の情報処理装置およびこの情報処理装置に接続される太陽電池ユニットの概略構成を示す図。同実施形態の情報処理装置が備える入出力制御回路の構成を示す図。同実施形態の情報処理装置のＵＳＢコネクタに外部デバイスが接続された場合の動作手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る情報処理装置の外観を示す図である。この情報処理装置１は、例えば、バッテリ駆動可能なノートブックタイプのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）として実現されており、外部デバイス２を必要に応じて接続するための（図示されない）ＵＳＢコネクタが本体周壁部に設けられている。

図１に示す外部デバイス２は、太陽電池パネル２１を備え、太陽光を受けて電気を発生させることのできる太陽電池ユニットである。そして、本コンピュータ１は、ユーザが使用中、つまり稼働中においても、この太陽電池ユニット２をＵＳＢコネクタに接続し、太陽電池ユニット２から電力供給を受けてバッテリを充電したり、その電力を使って動作することを可能としたものであり、以下、この点について詳述する。なお、ここでは、太陽電池ユニットを例として説明するが、太陽電池ユニットに限定されず、例えば外付けタイプのバッテリパック等、給電機能を有する外部デバイスであれば、いずれの種類の外部デバイスであっても適用可能である。

図２は、本実施形態のコンピュータ１およびこのコンピュータ１に接続される太陽電池ユニット２の概略構成を示す図である。

図２に示すように、このコンピュータ１は、ＣＰＵ１１、主メモリ１２、チップセット１３、組み込みコントローラ（ＥＣ：embedded controller）１４、ＵＳＢコネクタ１５、入出力制御回路１６、ＵＳＢ電源供給回路１７、バッテリ１８、充電回路１９等を有している。

ＣＰＵ１１は、このコンピュータ１の動作制御を司るプロセッサであり、主メモリ１２にロードされた各種プログラムを実行する。各種プログラムとして、コンピュータ１のリソース管理を行うオペレーティングシステム（ＯＳ）２０１と、当該ＯＳ２０１の制御下で動作するアプリケーションプログラム２０２と、ハードウェアである各種デバイスをソフトウェアによって動作制御するためのドライバ２０３とが存在する。アプリケーションプログラム２０２の中には、太陽電池ユニット２がＵＳＢコネクタ１５に接続された場合における（ＵＳＢコネクタ１５を介した）電力の入出力切り替えを適切に行うための電源管理ユーティリティプログラムが含まれている。また、ドライバ２０３の中には、ＵＳＢコネクタ１５に接続された太陽電池ユニット２を駆動制御するための太陽電池ユニット２用のドライバが含まれている。

チップセット１３は、ＣＰＵ１１、主メモリ１２および各種デバイスの相互間で実施されるデータの受け渡しを中継するブリッジデバイスである。ＵＳＢコネクタ１５に接続された外部デバイス２との間で導通されるＵＳＢデータラインａ１は、このチップセット１３に導かれている。

ＥＣ１４は、キーボードやポインティングデバイス等の操作をＣＰＵ１１に伝達するためのコントローラである。ＥＣ１４は、電源ボタンのオン／オフに応答して、コンピュータ１を起動／停止させる機能を有している。また、ＥＣ１４は、入出力制御回路１６を駆動制御するためのインタフェースを備えている。

入出力制御回路１６には、ＵＳＢコネクタ１５に接続された外部デバイス２との間で導通されるＵＳＢ電源ラインａ２が導かれている。入出力制御回路１６は、このＵＳＢ電源ラインａ２への電力の出力とＵＳＢ電源ラインａ２からの電力の入力とを排他的に行うためのスイッチング回路である。

ＵＳＢ電源供給回路１７は、バッテリ１８からの電力を用いてＵＳＢ電源ラインａ２へ出力する電力を生成する回路である。バッテリ１８は、繰り返し充放電可能な二次電池であり、充電回路１９は、このバッテリ１８を、ＵＳＢ電源ラインａ２から入力される電力を用いて充電する回路である。充電回路１９には、ＡＣアダプタ接続時、外部商用電源からの電力が入力され、充電回路１９は、この外部商用電源からの電力を用いてバッテリ１８を充電することが可能である。

一方、上記のような構成を持つコンピュータ１のＵＳＢコネクタ１５に接続される太陽電池ユニット２は、太陽電池パネル２１、バッテリ２２、ＵＳＢ制御回路２３、給電回路２４等を有している。

バッテリ２２は、太陽電池パネル２１が発生させた電気を蓄積するための二次電池であり、給電回路２４は、ＵＳＢ制御回路２３の制御下で、コンピュータ１との間で導通されたＵＳＢ電源ラインａ２にバッテリ２２からの電力を出力する。

ＵＳＢ制御回路２３は、太陽電池ユニット２の動作制御を司る回路であり、コンピュータ１との間で導通されたＵＳＢデータラインａ１を介してコンピュータ１と間で通信を行う機能を有している。このＵＳＢ制御回路２３がコンピュータ１と間で通信を行うことによって、太陽電池ユニット２は、（コンピュータ１から見て）通常のＵＳＢデバイスとして動作することができる。

また、図３は、コンピュータ１が備える入出力制御回路１６の構成を示す図である。

図３に示すように、入出力制御回路１６は、２つのバススイッチ１６１，１６２と２つの逆流防止回路（ダイオード）１６３，１６４とを有している。

バススイッチ１６１は、ＵＳＢ電源供給回路１７によって生成された電力をＵＳＢ電源ラインａ２に導くために入出力制御回路１６内に敷設される電源ライン上に設けられ、ＥＣ１４から供給される制御信号（イネーブル信号の供給有無）に基づき、この電源ラインを導通（オン）または遮断（オフ）する。このバススイッチ１６１の出力側には、逆流防止回路１６３が設けられる。

また、バススイッチ１６２は、ＵＳＢ電源ラインａ２から入力された電力を充電回路１９に導くために入出力制御回路１６内に敷設される電源ライン上に設けられ、ＥＣ１４から供給される（バススイッチ１６１への制御信号とは別の）制御信号（イネーブル信号の供給有無）に基づき、この電源ラインを導通（オン）または遮断（オフ）する。このバススイッチ１６２の出力側にも、逆流防止回路１６４が設けられる。

そして、図３中の破線ｂ１で囲まれた部分、つまり、バススイッチ１６２、２つの逆流防止回路１６３，１６４およびＵＳＢ電源ラインａ２から入力された電力を充電回路１９に導くための電源ラインを新設することにより、この入出力制御回路１６は、ＵＳＢ電源供給回路１７からＵＳＢ電源ラインａ２への既存のパスに悪影響を及ぼすことを防止しつつ、矢印ｂ２で示す、ＵＳＢ電源ラインａ２から充電回路１９へのパスを形成する。

次に、ＵＳＢコネクタ１５に太陽電池ユニット２が接続された場合のコンピュータ１の動作原理について説明する。

ＵＳＢコネクタ１５に太陽電池ユニット２が接続されると、ＵＳＢデータラインａ１が太陽電池ユニット２との間で導通されるので、チップセット１３が、何らかの外部デバイス２がＵＳＢコネクタ１５に接続されたことを検知する。何らかの外部デバイス２がＵＳＢコネクタ１５に接続されたことを検知したチップセット１３は、割り込み信号を発生させて、その旨をＣＰＵ１１に伝達する。これにより、何らかの外部デバイス２がＵＳＢコネクタ１５に接続されたことがＯＳ２０１によって認識される。

何らかの外部デバイス２がＵＳＢコネクタ１５に接続されたことを認識したＯＳ２０１は、まず、ＵＳＢコネクタ１５に接続された何らかの外部デバイス２への電力供給を開始すべく、ＥＣ１４に対して、バススイッチ１６１をオンにし、バススイッチ１６２をオフにするように入出力制御回路１６を駆動制御する旨を指示する。この指示を受けたＥＣ１４は、入出力制御回路１６のバススイッチ１６１に対してのみイネーブル信号を供給することにより、ＵＳＢコネクタ１５に接続された何らかの外部デバイス２への電力供給を開始させる。

次に、ＯＳ２０１は、ＵＳＢデータラインａ１を介して外部デバイス２側と通信し、接続された外部デバイス２を認識して、その外部デバイス２に予め対応づけられたアプリケーションプログラム２０２を起動する。ここでは、太陽電池ユニット２のＵＳＢ制御回路２３と通信することにより、ＯＳ２０１は、ＵＳＢコネクタ１５に接続された外部デバイス２が太陽電池ユニット２であることを認識し、前述の電源管理ユーティリティプログラムを起動するものとする。

つまり、この実施形態のコンピュータ１においても、ＵＳＢコネクタ１５に接続された太陽電池ユニット２は、一旦は、（コンピュータ１から電力供給を受けて動作する）通常のＵＳＢデバイスとして認識されることとなる。

（太陽電池ユニット２がＵＳＢコネクタ１５に接続されたことに伴って）ＯＳ２０１によって起動された電源管理ユーティリティプログラムは、まず、太陽電池ユニット２からの電力供給を受け入れる体制を整えるべく、ＯＳ２０１を介して、ＥＣ１４に対して、バススイッチ１６１をオフにし、バススイッチ１６２をオンにするように入出力制御回路１６を駆動制御する旨を指示する。この指示を受けたＥＣ１４は、入出力制御回路１６のバススイッチ１６１に対するイネーブル信号の供給を停止すると共に、入出力制御回路１６のバススイッチ１６２に対するイネーブル信号の供給を開始する。これにより、図３の矢印ｂ２で示したパスが、ＵＳＢ電源供給回路１７からＵＳＢ電源ラインａ２へのパスから切り替わって選択されることになる。

次に、電源管理ユーティリティプログラムは、太陽電池ユニット２用のドライバを介して、太陽電池ユニット２のＵＳＢ制御回路２３に対して、ＵＳＢ電源ラインａ２に電力を出力することを指示する。これにより太陽電池ユニット２からの電力が、ＵＳＢコネクタ１５および入出力制御回路１６を経由して充電回路１９に導かれ、バッテリ１８の充電が行われ、または、この電力を用いたコンピュータ１の動作が行われることになる。

なお、ここでは、太陽電池ユニット２が、コンピュータ１側からの指示を待機して、ＵＳＢ電源ラインａ２への電力の出力を開始する例を示したが、これに代えて、ＵＳＢ電源ラインａ２からの電力の入力が途絶えたことを契機に、ＵＳＢ電源ラインａ２への電力の出力を自動的に開始するようにしても良い。この場合には、電源管理ユーティリティプログラムは、ＯＳ２０１を介して、ＥＣ１４に対して、バススイッチ１６１をオフにし、バススイッチ１６２をオンにするように入出力制御回路１６を駆動制御する旨を指示するだけで良い。

図４は、ＵＳＢコネクタ１５に外部デバイス２が接続された場合のコンピュータ１の動作手順を示すフローチャートである。

ＵＳＢコネクタ１５に外部デバイス２が接続されると、コンピュータ１は、まず、この外部デバイス２を通常のＵＳＢデバイスと認識し、ＵＳＢ電源供給回路１７による電力供給を開始すべく、入出力制御回路１６内の電源ラインを設定する（ステップＡ１）。

その後、コンピュータ１は、ＵＳＢコネクタ１５に接続された外部デバイス２が太陽電池ユニット２であったならば（ステップＡ２のＹＥＳ）、入出力制御回路１６内の電源ラインのスイッチングを行って、太陽電池ユニット２から入力される電力を使った、充電回路１９によるバッテリ１８の充電を開始する（ステップＡ３）。

一方、ＵＳＢコネクタ１５に接続された外部デバイス２が太陽電池ユニット２でなかったならば（ステップＡ２のＮＯ）、コンピュータ１は、ＵＳＢ電源供給回路１７による電力供給を維持して、ＵＳＢデバイス接続時の通常の処理を実行する（ステップＡ４）。

以上のように、このコンピュータ１は、ＵＳＢコネクタ１５に接続された太陽電池ユニット２を一時的に通常のＵＳＢデバイスと同等に扱うという独自の仕組みを持つことによって、稼働中においても、ＵＳＢコネクタ１５に接続される外部デバイス２に対して電力を供給するためのＵＳＢ電源ラインａ２を援用して、当該ＵＳＢコネクタ１５に接続される外部デバイス（太陽電池ユニット）２から電力の供給を受けることを可能とする。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…情報処理装置（ＰＣ）、２…外部デバイス（太陽電池ユニット）、１１…ＣＰＵ、１２…主メモリ、１３…チップセット、１４…組み込みコントローラ（ＥＣ）、１５…ＵＳＢコネクタ、１６…入出力制御回路、１７…ＵＳＢ電源供給回路、１８…バッテリ、１９…充電回路、２１…太陽電池パネル、２２…バッテリ、２３…ＵＳＢ制御回路、２４…給電回路、１６１，１６２…バススイッチ、１６３，１６４…逆流防止回路（ダイオード）、２０１…オペレーティングシステム（ＯＳ）、２０２…アプリケーションプログラム、２０３…ドライバ、ａ１…ＵＳＢデータライン、ａ２…ＵＳＢ電源ライン。

Claims

外部デバイスを接続するためのコネクタと、
前記コネクタを介して導出される電源ラインへの電力の出力と前記電源ラインからの電力の入力との切り替えを制御する入出力制御回路と、
外部デバイスが前記コネクタに接続された場合、前記電源ラインへの電力の出力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示した後、当該外部デバイスが給電機能を有するデバイスか否かを判定し、給電機能を有するデバイスであった場合、前記電源ラインからの電力の入力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示する制御手段と、
を具備することを特徴とする情報処理装置。
前記入出力制御回路は、
前記電源ラインへ電力を出力するための第１の内部電源ラインをオンまたはオフするための第１のスイッチと、
前記電源ラインから電力を入力するための第２の内部電源ラインをオンまたはオフするための第２のスイッチと、
を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
前記制御手段は、外部デバイスが前記コネクタに接続された場合、前記第１のスイッチをオンにして前記第２のスイッチをオフにする旨を前記入出力制御回路に指示し、当該外部デバイスが給電機能を有するデバイスであった場合、前記第１のスイッチをオフにして前記第２のスイッチをオンにする旨を前記入出力制御回路に指示することを特徴とする請求項２記載の情報処理装置。
繰り返し充放電可能なバッテリと、
前記バッテリからの電力を用いて前記電源ラインへ出力する電力を生成する電源供給回路と、
前記電源ラインから入力される電力を用いて前記バッテリを充電する充電回路と、
をさらに具備し、
前記第１の内部電源ラインは、前記電源供給回路によって生成された電力を前記電源ラインに導き、
前記第２の内部電源ラインは、前記電源ラインから入力された電力を前記充電回路に導く、
ことを特徴とする請求項２記載の情報処理装置。
前記入出力制御回路は、
前記第１の内部電源ライン上に設けられる第１の逆流防止回路と、
前記第２の内部電源ライン上に設けられる第２の逆流防止回路と、
をさらに有する
ことを特徴とする請求項４記載の情報処理装置。
前記第１の逆流防止回路は、前記第１のスイッチと前記電源ラインとの間に介在させて設けられ、
前記第２の逆流防止回路は、前記第２のスイッチと前記充電回路との間に介在させて設けられる、
ことを特徴とする請求項５記載の情報処理装置。
外部デバイスを接続するためのコネクタと、前記コネクタを介して導出される電源ラインへの電力の出力と前記電源ラインからの電力の入力との切り替えを制御する入出力制御回路とを具備する情報処理装置における制御方法であって、
外部デバイスが前記コネクタに接続された場合、前記電源ラインへの電力の出力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示すると共に、当該外部デバイスが給電機能を有するデバイスか否かを判定し、
前記外部デバイスが給電機能を有するデバイスであった場合、前記電源ラインからの電力の入力を行うための切り替えを前記入出力制御回路に指示する、
ことを特徴とする制御方法。