JP2012033044A

JP2012033044A - 情報処理装置及び電力制御方法

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Publication number: JP2012033044A
Application number: JP2010172737A
Authority: JP
Inventors: Masateru Takinami; 正輝滝浪
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-16
Also published as: US20120030487A1

Abstract

【課題】コンピュータに備えられるＡＣアダプタを小型のものへ置き換えることができる。
【解決手段】実施形態によれば、情報処理装置は、バッテリと外部直流電流を供給するための外部電源装置から電力を受けることができるように構成されている。この情報処理装置は、消費電力を検出する第１の回路と、バッテリ又は外部電源装置から受けた電力を情報処理装置内のコンポーネントに供給する第２の回路とを具備する。前記第１の回路で検出した前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも大きい時、前記バッテリ及び前記外部電源装置から電力を受ける。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、バッテリ駆動可能なコンピュータのような情報処理装置及び同装置に適用される電力制御方法に関する。

近年、ノートブックタイプまたはラップトップタイプの各種ポータブルパーソナルコンピュータが開発されている。このようなパーソナルコンピュータの多くは、ＡＣアダプタ若しくは二次電池から電源供給を受け駆動する。

パーソナルコンピュータの中には、ＡＣアダプタからバッテリの充電を行うことができるものもある（例えば、特許文献１）。

特開２００６−４２４６０号公報

従来のポータブルパーソナルコンピュータに設けられるＡＣアダプタは、システムの最大電力以上の定格に設定されている。近年のポータブルパーソナルコンピュータにおいては映像処理等で高負荷がかかることが多く、電力消費も増大している。従って、ＡＣアダプタの定格も大きくなる傾向にある。

一方で、近年のポータブルパーソナルコンピュータの小型化に伴い、当該ポータブルパーソナルコンピュータに設けられるＡＣアダプタについても小型化が要求される。

実施形態によれば、情報処理装置は、バッテリと外部直流電流を供給するための外部電源装置から電力を受けることができるように構成されている。この情報処理装置は、消費電力を検出する第１の回路と、バッテリ又は外部電源装置から受けた電力を情報処理装置内のコンポーネントに供給する第２の回路とを具備する。第１の回路で検出した前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも大きい時、バッテリ及び外部電源装置から電力を受ける。

また、実施形態によれば、電力制御方法は、バッテリ及び外部直流電流を供給するための外部電源装置から電力をそれぞれ受けることができるように構成された情報処理装置の電力制御方法である。この電力制御方法は、情報処理装置の消費電力を検出するステップと、検出した消費電力と外部電源装置の容量との何れが大きいかを判別するステップと、消費電力が外部電源装置の容量よりも大きいと判別した場合、バッテリ及び外部電源装置から電力を受けるように制御するステップとを具備する。

実施形態に係る情報処理装置の外観を示す斜視図。同実施形態に係る情報処理装置のシステム構成を示すブロック図。同実施形態に係る情報処理装置内の電源システムの構成を示す回路図。同実施形態に係る情報処理装置のＡＣアダプタ及びバッテリから電力供給を説明するための図。同実施形態に係る情報処理装置の電力制御手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、一実施形態に係る情報処理装置の構成について説明する。この情報処理装置は、例えば、バッテリによって駆動可能なノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ１０として実現されている。図１は、ディスプレイユニットを開いた状態におけるコンピュータ１０を正面側から見た斜視図である。

本コンピュータ１０は、コンピュータ本体１１と、ディスプレイユニット１２とから構成される。ディスプレイユニット１２には、ＬＣＤ１６（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）から構成される表示装置が組み込まれている。

ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１に支持され、そのコンピュータ本体１１に対してコンピュータ本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体１１の上面がディスプレイユニット１２によって覆れる閉塞位置との間を回動自由に取り付けられている。コンピュータ本体１１は薄い箱形の筐体を有しており、その上面にはキーボード１３、本コンピュータ１０をパワーオン／オフするための電源スイッチ１４およびタッチパッド１５が配置されている。

バッテリ１７は、例えば、コンピュータ本体１１の後端部に取り外し自在に装着される。例えばバッテリ１７は、高容量化を意図したリチウムイオンバッテリ（高容量バッテリ）などから構成してもよい。

また、コンピュータ本体１１には、電源コネクタ２０（図１には図示せず）が設けられている。電源コネクタ２０はコンピュータ本体１１の背面に設けられている。この電源コネクタ２０には、外部電源装置が取り外し自在に接続される。外部電源装置としては、ＡＣアダプタ４０を用いることが出来る。ＡＣアダプタ４０は商用電源（ＡＣ電力）をＤＣ電力に変換する電源装置である。換言すると、ＡＣアダプタ４０は本コンピュータ１０へ外部直流電流を供給する装置である。

電源コネクタ２０は、ＡＣアダプタ４０のような外部電源装置から導出される電源プラグが取り外し自在に接続可能なジャックから構成されている。
本コンピュータ１０は、ＡＣアダプタ４０からの電力、又はバッテリ１７からの電力によって駆動される。また、外部電源装置からの電力は、バッテリ１７を充電するためにも用いることができる。バッテリ１７の充電は、本コンピュータ１０が電源オンされている期間中のみならず、本コンピュータ１０が電源オフされている期間中にも実行してもよい。本コンピュータ１０の電源コネクタ２０にＡＣアダプタ４０が接続されていない期間中は、本コンピュータ１０はバッテリ１７からの電力によって駆動される。

本コンピュータ１０のシステム最大負荷電力（消費電力）は、ＡＣアダプタ４０からの電力とバッテリ１７からの電力によってまかなわれる。本コンピュータ１０なシステム最大負荷電力とは、本コンピュータ１０内の各コンポーネントが最大の処理能力で動作した場合の消費電力の総和である。

通常、情報処理装置に設けられる外部電源装置は、当該情報処理装置のシステムの最大負荷に対応した定格のものが設けられる。即ち、システムの最大負荷電力を外部電源装置から供給される電力のみでまかなうことができるように設定される。

しかし、本コンピュータ１０では、ＡＣアダプタ４０及びバッテリ１７の両方から同時に給電可能とする。従って、ＡＣアダプタ４０を本コンピュータ１０のシステム最大負荷電力に対応させる必要がない。このため、ＡＣアダプタ４０を通常よりも定格の小さいものへ置き換えが可能となる。

図２は、本コンピュータ１０のシステム構成を示している。本コンピュータ１０は、ＣＰＵ１１１、ノースブリッジ１１２、主メモリ１１３、グラフィクスコントローラ１１４、サウスブリッジ１１５、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１６、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）１１７、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８、エンベデッドコントローラ（ＥＣ）１１９、チャージャ回路１２０、ＡＣアダプタ４０等を備えている。

ＣＰＵ１１１は、本コンピュータ１０の各コンポーネントの動作を制御するプロセッサである。このＣＰＵ１１１は、ＨＤＤ１１６から主メモリ１１３にロードされる各種ソフトウェア、例えば、オペレーティングシステム（ＯＳ）および各種アプリケーションプログラムを実行する。また、ＣＰＵ１１１は、不揮発性メモリであるＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８に格納されたＢＩＯＳ（基本入出力システム：ＢａｓｉｃＩｎｐｕｔＯｕｔｐｕｔＳｙｓｔｅｍ）も実行する。ＢＩＯＳはハードウェア制御のためのシステムプログラムである。

ノースブリッジ１１２は、ＣＰＵ１１１のローカルバスとサウスブリッジ１１５との間を接続するブリッジデバイスである。また、ノースブリッジ１１２はグラフィクスコントローラ１１４との通信を実行する機能も有している。さらに、ノースブリッジ１１２には、主メモリ１１３を制御するメモリコントローラも内蔵されている。グラフィクスコントローラ１１４は、本コンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ１６を制御する表示コントローラである。

サウスブリッジ１１５はＰＣＩｅバス１に接続されており、ＰＣＩｅバス１上の各デバイスとの通信を実行する。また、サウスブリッジ１１５は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１６および光ディスクドライブ（ＯＤＤ）１１７を制御するためのＩＤＥ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｒｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）コントローラやＳｅｒｉａｌＡＴＡコントローラを内蔵している。

ＥＣ１１９およびバッテリ１７は、シリアルバス（Ｉ^２Ｃバス２）を介して相互接続されている。エンベデッドコントローラ（ＥＣ）１１９は本コンピュータ１０の電力管理を実行するための電源管理コントローラであり、例えば、キーボード（ＫＢ）１３およびタッチパッド１５などを制御するキーボードコントローラを内蔵した１チップマイクロコンピュータとして実現されている。ＥＣ１１９は、ユーザによる電源スイッチ１４の操作に応じて本コンピュータ１０をパワーオンおよびパワーオフする機能を有している。本コンピュータ１０のパワーオンおよびパワーオフの制御は、ＥＣ１１９によって実行される。ＥＣ１１９はＯＮ信号を受けると、チャージャ回路１２０を制御して本コンピュータ１０をパワーオンする。また、ＥＣ１１９はＯＦＦ信号を受けると、ＥＣ１１９はチャージャ回路１２０を制御して本コンピュータ１０をパワーオフする。ＥＣ１１９およびチャージャ回路１２０は、本コンピュータ１０がパワーオフされている期間中も、バッテリ１７またはＡＣアダプタ４０からの電力によって動作する。

チャージャ回路１２０は、コンピュータ本体１１に装着されたバッテリ１７からの電力、またはコンピュータ本体１１に外部電源として接続されるＡＣアダプタ４０からの電力を用いて、各コンポーネントへ供給すべき電力（動作電源）を生成する。コンピュータ本体１１にＡＣアダプタ４０が接続されている場合には、チャージャ回路１２０は、ＡＣアダプタ４０からの電力を用いて各コンポーネントへの動作電源を生成すると共に、バッテリ１７を充電することができる。

本実施形態では、例えば、ＡＣアダプタ４０の出力電圧がバッテリ１７の出力電圧よりも高く設定されている。この場合、ＡＣアダプタ４０が優先的に電力ソースとして使用される。

次に、図３を参照して、本コンピュータ１０内の電源システムの構成例を説明する。図３の電源システムは、スイッチＳ１、Ｓ２、抵抗Ｒ１、バッテリ１７、ＥＣ１１９、チャージャ回路１２０、スイッチング電源１２１等を含んでいる。

ＥＣ１１９は、Ｉ^２Ｃバス２を介してバッテリ１７と接続している。ＥＣ１１９は、Ｉ^２Ｃバス２経由でバッテリ１７内のマイコンと通信を行い、バッテリ１７の検出および充電状態等を示す情報を受信する。

また、ＥＣ１１９は、チャージャ回路１２０の制御を行う。ＥＣ１１９は、チャージャ回路１２０のＡＤポートを介して、ＡＣアダプタ４０が接続されているか否かを判別する。即ち、ＥＣ１１９は、ＡＤポートで所定電圧以上を検出すると、ＡＣアダプタ４０が接続されたと判別する。

チャージャ回路１２０は、ＥＣ１１９の制御の元、スイッチＳ１、Ｓ２及びスイッチング電源１２１を制御する。また、チャージャ回路１２０は、抵抗Ｒ１の両端の電圧に基づいて、システム負荷へ出力される電流を検出する。

ＥＣ１１９は、チャージャ回路１２０によって検出された電流値に基づいて、システムの負荷電力を検出する。ＥＣ１１９は、システムの負荷電力を３状態（状態Ａ、Ｂ、Ｃ）に分別し、それぞれの状態に応じてチャージャ回路１２０を制御する。

次に、図４を用いて上記３状態における各部の動作について説明する。図４は、本コンピュータ１０のＡＣアダプタ４０及びバッテリ１７から電力供給を説明するための図である。図４に示すように、Ｔ０からＴ３にかけては、時間経過に伴いシステムの負荷電力が増加している。また、Ｔ３以降は、システム負荷電力がアダプタ定格容量に保たれている。

状態Ａは、システム負荷電力がＡＣアダプタ４０の定格以下である状態である。状態Ａでは、チャージャ回路１２０はスイッチＳ１をオンし、スイッチＳ２をオフする。即ち、システム負荷は、ＡＣアダプタ４０からの電力でまかなわれる。また、チャージャ回路１２０は、ＡＣアダプタ４０からの電力値からシステム負荷電力値を差し引くことで、余剰電力を算出する。チャージャ回路１２０は、この余剰電力でバッテリ１７の充電を行う。チャージャ回路１２０は、スイッチング電源１２１を用いてＡＣ電圧からバッテリ電圧へ変換し、バッテリ１７の充電を行う。

状態Ｂは、システム負荷電力がＡＣアダプタ４０の定格より大きく、バッテリ１７の残量がある状態である。バッテリ１７の充電情報は、ＥＣ１１９がＩ^２Ｃバス２を介して取得する。状態Ｂでは、チャージャ回路１２０はスイッチＳ１をオフし、スイッチＳ２をオンする。状態Ｂにおける回路では、システム負荷電力がＡＣアダプタ４０及びバッテリ１７からの電力で供給される。時刻Ｔ１からＴ２にかけてシステム負荷電力が増加し、Ｔ２の時点でシステムの最大負荷電力に達する。システム最大負荷容量に達した後は、ＡＣアダプタ４０からの電力とバッテリ１７からの電力とで、システム最大負荷に対応する。従って、システムの最大負荷をＡＣアダプタ４０のみで対応する場合に比べて、ＡＣアダプタ４０を小型化することができる。

状態Ｃは、システム負荷容量を強制的に低減させ、ＡＣアダプタ４０の定格容量に維持している状態である。即ち、システム負荷容量はＡＣアダプタ４０の定格より大きいが、バッテリ１７残量がなくなった状態である。ＥＣ１１９は、バッテリ１７にＩ^２Ｃバス２を介してアクセスし、バッテリ１７の残量がゼロになったことを検出する。すると、ＥＣ１１９は、チャージャ回路１２０に対して、スイッチＳ１をオンし、スイッチＳ２をオフするように制御する。状態Ｃにおける回路では、システム負荷電力がＡＣアダプタ４０からの電力で供給される。

また、ＥＣ１１９は、ＣＰＵ１１１に対してＳＭＩ（ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔ）信号を送出する。ＣＰＵ１１１に送出されたＳＭＩ信号はＢＩＯＳにより処理される。例えばこのＳＭＩ信号は、本コンピュータ１０を省電力モードに切り替えることを指示する。省電力モードの例として、スロットリングが挙げられる。スロットリングとは、ＣＰＵ１１１等の動作周波数を低下させる、またはＣＰＵ１１１等を間欠的に動作させることである。

次に、図５を用いてＥＣ１１９の行う電力制御方法について説明する。まず、ＥＣ１１９は、バッテリ１７駆動であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１で判別した結果、バッテリ１７駆動であると判別した場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、本電力制御手順を終了する。一方、ステップＳ１１で判別した結果、バッテリ１７駆動でないと判別した場合（ステップＳ１１のＮｏ）、ＥＣ１１９はシステム負荷電力がＡＣアダプタ４０の定格よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２で判別した結果、システム負荷電力がＡＣアダプタ４０の定格以下であると判別した場合（ステップＳ１２のＮｏ）、ＥＣ１１９はＡＣアダプタ４０を電力ソースとし、余剰電力でバッテリ１７の充電を行う（ステップＳ１３）。また、本コンピュータ１０の動作モードは通常動作モードに維持される。

一方、ステップＳ１２で判別した結果、システム負荷電力がＡＣアダプタ４０の定格よりも大きい場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ＥＣ１１９はバッテリ１７の残量があるか否かを判別する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４で判別した結果、バッテリ１７の残量があると判別した場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、ＥＣ１１９はＡＣアダプタ４０及びバッテリ１７を電力ソースとして設定する（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４で判別した結果、バッテリ１７の残量がないと判別した場合（ステップＳ１４のＮｏ）、ＥＣ１１９はＡＣアダプタ４０を電力ソースとし、本コンピュータ１０の動作モードを省電力モードに設定する（ステップＳ１６）。

上述したように、本実施形態では、ＡＣアダプタ４０及びバッテリ１７の両方から同時に給電可能である。従って、ＡＣアダプタ４０を本コンピュータ１０のシステム負荷電力よりも小さい定格にすることができる。即ち、ＡＣアダプタ４０を小型化することが実現できる。

また、本コンピュータ１０のシステム負荷電力がＡＣアダプタ４０の定格以下である場合、余剰電力を用いてバッテリ１７を充電可能に構成する。この構成により、システム負荷が小さいときには、本コンピュータ１０の駆動と並行してバッテリ１７の充電をしておくことで、バッテリ１７駆動時の駆動時間を延長することができ、利便性の向上となる。

また、本コンピュータ１０のシステム負荷電力がＡＣアダプタ４０の定格より大きく且つバッテリ１７の残量がない場合、本コンピュータ１０を省電力モードに設定する。この省電力モードとは、ＣＰＵ１１１やグラフィックスコントローラ１１４等の動作周波数を低下させること、若しくは間欠的に動作させることが挙げられる。このような構成によりユーザの操作性にほとんど影響が出ないようしながら、ＡＣアダプタ４０の小型化を実現する。

尚、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いくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…コンピュータ、１７…バッテリ、４０…ＡＣアダプタ、１１９…ＥＣ、１２０…チャージャ回路。

実施形態によれば、情報処理装置は、情報処理装置本体の消費電力を検出する電力検出回路と、バッテリ又は外部電源装置から受けた電力を情報処理装置本体内のコンポーネントに供給する電源供給回路と、電力検出回路で検出した消費電力が外部電源装置の容量よりも大きい時、バッテリ及び外部電源装置の両方から電力を受けるように電源供給回路を制御する制御部とを有する。

また、実施形態によれば、電力制御方法は、情報処理装置の電力制御方法であって、情報処理装置の消費電力を検出するステップと、検出した消費電力と外部電源装置の容量とを比較するステップと、消費電力が外部電源装置の容量よりも大きい場合、バッテリ及び外部電源装置の両方から電力を受けるように制御するステップとを具備する。

Claims

バッテリ及び外部直流電流を供給するための外部電源装置から電力をそれぞれ受けることができるように構成された情報処理装置であって、
前記情報処理装置の消費電力を検出する第１の回路と、
前記バッテリ又は前記外部電源装置から受けた電力を、前記情報処理装置内のコンポーネントに供給する第２の回路と、
前記第１の回路で検出した前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも大きい時、前記バッテリ及び前記外部電源装置から電力を受けるように制御する制御部と
を有する情報処理装置。
前記制御部は、前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも小さい時、前記外部電源装置からの電力で前記バッテリを充電する請求項１に記載の情報処理装置。
前記制御部は、前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも大きく、前記バッテリの残量がない場合、前記情報処理装置のコンポーネントの消費電力を低下させる請求項１に記載の情報処理装置。
バッテリ及び外部直流電流を供給するための外部電源装置から電力をそれぞれ受けることができるように構成された情報処理装置の電力制御方法であって、
前記情報処理装置の消費電力を検出するステップと、
前記検出した消費電力と前記外部電源装置の容量との何れが大きいかを判別するステップと、
前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも大きいと判別した場合、前記バッテリ及び前記外部電源装置から電力を受けるように制御するステップとを具備する電力制御方法。
前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも小さい時、前記外部電源装置からの電力で前記バッテリを充電するステップを含む請求項４に記載の電力制御方法。
前記消費電力が前記外部電源装置の容量よりも大きく、前記バッテリの残量がない場合、前記情報処理装置のコンポーネントの消費電力を低下させるステップを含む請求項４に記載の電力制御方法。