JP3687740B2

JP3687740B2 - 電源供給システム、コンピュータ装置、および最大電力制御方法

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Publication number: JP3687740B2
Application number: JP2001120038A
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Inventors: 重文織田大原
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源供給装置および電池からコンピュータに対して電力を供給する電力供給システム等に係り、より詳しくは、電源供給装置の性能を十分に発揮することのできる電力供給システム等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノート型パーソナルコンピュータ(ノートＰＣ)に代表されるコンピュータ装置では、ＡＣアダプタと呼ばれる電源供給装置(電源供給部)がコンピュータ装置に接続され、例えば、家庭用のプラグソケットにこのＡＣアダプタから出ている電源コード上の電源プラグを挿入することで、商用電源に接続することが可能である。また、電源供給装置(電源供給部)をコンピュータ装置に内蔵し、例えば、家庭用のプラグソケットにコンピュータ装置の筐体から出ている電源コード上の電源プラグを挿入することで、商用電源に接続されるように構成される場合もある。
【０００３】
ここで、例えばＡＣアダプタに代表される電源供給装置(電源供給部)は、一般に大型で重いものであり、ノートＰＣ等のコンピュータ装置における携帯性を考慮すると、この電源供給装置の小型・軽量化は、強く望まれるところである。そのために、近年、コンピュータ装置におけるシステム本体の最大消費電力を完全にカバーできる大掛りな電源供給装置を準備する代わりに、通常の動作状態において支障のないレベルまで最大出力電力を下げて、小型・軽量化を図った電源供給装置が提供されている。
【０００４】
しかしながら、最大消費電力に対して電源供給装置の最大出力電力が低いことから、システム本体の消費電力がＡＣアダプタ等の電源供給装置における最大出力電力を超えてしまうと、電源供給装置の電圧が急激に垂下することとなる。この急激な電圧変動の発生により、例えば液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)のインバータへ供給する電圧(インバータ入力電圧)が変動し、ランプ電流が変動してしまい、結果としてＬＣＤのバックライトがちらついてしまう問題が生じていた。
【０００５】
図６(ａ),(ｂ)は、従来の最大電力制御方法を説明するための図である。図６(ａ)はシステム本体の最大消費電力を示しており、図６(ｂ)は従来の最大電力制御方法を示している。ここでは、理解を容易にするために、システム回路構成の中で、システム本体の最大消費電力８５Ｗを、ほとんど負荷変動のない部分である＋３.３Ｖロジック回路部分２０１、ＨＤＤやＣＤ−ＲＯＭ等の電力の変動は大きいが比較的変動のなだらかな部分である＋５Ｖ最大電力部分２０２、急激な電力変動のある部分であるＣＰＵ最大電力部分２０３に分けて考えている。
【０００６】
ここで、図６(ａ)に示すシステム本体の最大消費電力８５Ｗに対し、従来の最大電力制御方法では、図６(ｂ)に示すように最大出力電力を７２Ｗという前提にし、電源供給装置であるＡＣアダプタの小型・軽量化を図っている。図６(ｂ)に示す制御方法では、＋３.３Ｖロジック回路部分２０４、＋５Ｖ電力部分２０５、およびＣＰＵ最大電力部分２０６に対し、更に電流検出の回路誤差としてマージン２０７を確保している。＋３.３Ｖロジック回路部分２０１および２０４は、実測値から求められた値である。また、ＣＰＵはインテル社の最大電力仕様値を用いて、常時、最大電力を消費するということを前提としている。これは、急激な電力変動によってＡＣアダプタの最大出力電力を超えてしまわないように配慮したものである。そして、電力の変動量は大きくても比較的変動がなだらかな＋５Ｖ電力部分２０５の電流値を検出し、ある電流値以上になるとＡＣアダプタの最大出力電力を超えてしまう可能性があると見なし、電力制御(パワーマネージメントにより、例えばＣＰＵのクロック周波数を落とす)を行なっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図６(ｂ)に示す従来技術では、前述のように、例えばＬＣＤバックライトのちらつき防止のため、瞬時たりとも電源供給装置の最大出力電力７２Ｗを超えてしまう訳にはいかない、という前提のもとに制御が行なわれている。かかる前提のもと、図６(ｂ)に示す従来技術では、電流検出の回路誤差であるマージン２０７を確保しなければならず、また、ＣＰＵの実際の最大電力は最大電力仕様値の約８割程度であるため、システム本体の消費電力が６４Ｗ程度になるとパワーマネージメント機能を働かせるように構成されていた。その結果、電源供給装置であるＡＣアダプタの最大出力電力７２Ｗをフルに使うことができず、むやみに制御を働かせてシステム本体のパフォーマンスを落とす結果となっていた。
【０００８】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、電源供給装置の性能を十分に発揮した状態にて、システム本体の消費電力を制御することにある。
また、他の目的は、ＡＣアダプタ等の電源供給装置からインテリジェント電池等の電池に供給電源が切り換わった場合でも、ＬＣＤのちらつき等を抑制することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、ＰＣアダプタやＵＳＢ装置などを接続してノートＰＣなどのコンピュータ装置のシステム構成を最大にし、更にいくつものプログラムを同時に動作させたときに、ＡＣアダプタ等の電源供給装置における最大出力電力を超えた後に消費電力を下げるパワーマネージメント動作(消費電力制御機能)を実行することにある。
図７は、本発明の理解を容易にするための説明図である。図７に示すように、従来では、システム本体の最大消費電力８５Ｗに対し、電源供給装置の最大出力電力Ｐacdcが７２Ｗである場合に、その電力よりも低い、例えば６４Ｗにシステム本体(システム側)の消費電力が達した場合に、消費電力制御機能を働かせていた。本発明では、電源供給装置の最大出力電力である７２Ｗに達した時点で、消費電力制御機能を働かせ、超えた分の電力は電池により供給するように構成している。
【００１０】
即ち、本発明が適用される電源供給システムは、商用電源に接続されて本体(システム本体)に対して電力を供給するＡＣアダプタ等の電源供給装置と、この本体における消費電力が電源供給装置の定電圧特性から特性が変化する最大出力電力である所定の値を超えた場合に本体に対して電力を供給する電池と、本体における消費電力が電源供給装置の最大出力電力を超えた後に、本体に対して消費電力制御動作の実行を開始させるコントローラとを備えたことを特徴としている。尚、最大出力電力は、電源供給装置に規格値として明記等されている値に必ずしも一致しているとは限らない。実際の最大出力電力は、明記されている値に対して所定の誤差を備えているためである。以下、同様である。
【００１１】
ここで、例えば液晶ディスプレイのバックライトに用いられるインバータ等、本体の所定の部位へ供給される電圧の変動を抑制するために、例えば昇圧型のＤＣ/ＤＣコンバータ等の変動抑制手段を更に備えたことを特徴とすれば、電圧が急激に変動したことに起因する問題に対処することができる点で好ましい。
【００１２】
また、本発明が適用されるコンピュータ装置は、データ処理を行なうＣＰＵを備えたシステム本体と、商用電源に接続されてこのシステム本体に対して電力を供給する電源供給装置と、システム本体における消費電力が所定の値(例えば、電源供給装置の最大出力電力)を超えた場合に、システム本体に対して電力を供給するインテリジェント電池と、このインテリジェント電池との通信機能を備えると共に、電源供給装置が接続された状態で、インテリジェント電池から得られる放電に関する情報に基づいてシステム本体におけるパワーマネージメントを実行させるコントローラとを備えたことを特徴としている。
【００１３】
ここで、このコントローラが実行させるパワーマネージメントは、ＣＰＵの動作スピードを下げるものであり、コントローラは、ＣＰＵの動作スピードを下げてから、例えばタイマによって計測された所定時間の経過後に、このＣＰＵの動作スピードを例えば最大パフォーマンスであるパワーマネージメント実行前の状態に戻すように制御することを特徴とすることができる。
【００１４】
他の観点からとらえると、本発明が適用されるコンピュータ装置は、データ処理を行なうシステム本体と、商用電源に接続されてこのシステム本体に対して電力を供給する電源供給装置と、システム本体における消費電力が所定の値(電源供給装置の最大出力電力)を超えた状態にて、システム本体に対して電力を供給するインテリジェント電池と、電源供給装置からの出力電圧が所定の電圧閾値より下回ったことを検出する電圧測定回路と、この電圧測定回路からの出力に基づいてシステム本体における消費電力の低減動作を実行させるコントローラとを備えたことを特徴としている。
【００１５】
ここで、この電源供給装置からの出力電流を測定する電流測定回路とを更に備え、コントローラは、所定の電流閾値よりも電源供給装置からの出力電流が下がったことを電流測定回路を用いて検知した場合に、システム本体に対する消費電力の低減動作をやめてもとの動作に戻らせることを特徴とすることができる。この所定の電流閾値としては、例えば、システム本体のＣＰＵの動作を最大スピードにしても電源供給装置からの最大出力電力を超えないポイントとすることができる。
【００１６】
一方、本発明は、データ処理を行なうシステム本体の最大消費電力に比べて、商用電源に接続される電源供給装置からの最大出力電力が小さい場合の最大電力制御方法であって、この電源供給装置からシステム本体に対して電力を供給し、このシステム本体における消費電力が所定の値(例えば、電源供給装置の最大出力電力)を超えた場合に電池からシステム本体に対して電力を供給し、システム本体の消費電力が電源供給装置からの最大出力電力を超えた後にシステム本体に対する消費電力低減動作の実行を開始することを特徴とすることができる。言い換えると、システム本体の消費電力が電源供給装置からの最大出力電力を超えた際にこの電源供給装置からの出力電圧が垂下する特性をとらえて、システム本体に対する消費電力低減動作の実行を開始することを特徴とすることができる。
【００１７】
また、本発明が適用される最大電力制御方法は、電源供給装置からシステム本体に対して電力を供給し、このシステム本体における消費電力が所定の値を超えた場合に、電池からシステム本体に対して電力を供給し、電池からの放電電流をこの電池を構成する電池パックの内部または外部にて認識することによって、システム本体に対する消費電力低減動作の実行を開始することを特徴とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎ 実施の形態１
図１は、本実施の形態が適用されるコンピュータシステム１０のハードウェア構成を示した図である。このコンピュータシステム１０を備えるコンピュータ装置は、例えば、ＯＡＤＧ(Open Architecture Developer's Group)仕様に準拠して、所定のＯＳ(オペレーティングシステム)を搭載したノートブックＰＣ(ノートブック型パーソナルコンピュータ)として構成されている。
【００１９】
図１に示すコンピュータシステム１０において、所定のクロック数により動作してデータ処理を行なうＣＰＵ１１は、コンピュータシステム１０全体の頭脳として機能し、ＯＳの制御下で各種プログラムを実行している。ＣＰＵ１１は、システムバスであるＦＳＢ(Front Side Bus)１２、高速のＩ/Ｏ装置用バスとしてのＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)バス２０、低速のＩ/Ｏ装置用バスとしてのＩＳＡ(Industry Standard Architecture)バス４０という３段階のバスを介して、各構成要素と相互接続されている。このＣＰＵ１１は、キャッシュメモリにプログラム・コードやデータを蓄えることで、処理の高速化を図っている。近年では、ＣＰＵ１１の内部に１次キャッシュとして１２８Ｋバイト程度のＳＲＡＭを集積させているが、容量の不足を補うために、専用バスであるＢＳＢ(Back Side Bus)１３を介して、５１２Ｋ〜２Ｍバイト程度の２次キャッシュ１４を置いている。尚、ＢＳＢ１３を省略し、ＦＳＢ１２に２次キャッシュ１４を接続して端子数の多いパッケージを避けることで、コストを低く抑えることも可能である。
【００２０】
ＦＳＢ１２とＰＣＩバス２０は、メモリ/ＰＣＩチップと呼ばれるＣＰＵブリッジ(ホスト−ＰＣＩブリッジ)１５によって連絡されている。このＣＰＵブリッジ１５は、メインメモリ１６へのアクセス動作を制御するためのメモリコントローラ機能や、ＦＳＢ１２とＰＣＩバス２０との間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータバッファ等を含んだ構成となっている。メインメモリ１６は、ＣＰＵ１１の実行プログラムの読み込み領域として、あるいは実行プログラムの処理データを書き込む作業領域として利用される書き込み可能メモリである。例えば、複数個のＤＲＡＭチップで構成され、例えば６４ＭＢを標準装備し、３２０ＭＢまで増設することが可能である。この実行プログラムには、ＯＳや周辺機器類をハードウェア操作するための各種ドライバ、特定業務に向けられたアプリケーションプログラム、後述するフラッシュＲＯＭ４４に格納されたＢＩＯＳ(Basic Input/Output System：基本入出力システム)等のファームウェアが含まれる。
【００２１】
ビデオサブシステム１７は、ビデオに関連する機能を実現するためのサブシステムであり、ビデオコントローラを含んでいる。このビデオコントローラは、ＣＰＵ１１からの描画命令を処理し、処理した描画情報をビデオメモリに書き込むと共に、ビデオメモリからこの描画情報を読み出して、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)１８に描画データとして出力している。
【００２２】
ＰＣＩバス２０は、比較的高速なデータ転送が可能なバスであり、データバス幅を３２ビットまたは６４ビット、最大動作周波数を３３ＭＨｚ、６６ＭＨｚ、最大データ転送速度を１３２ＭＢ/秒、５２８ＭＢ/秒とする仕様によって規格化されている。このＰＣＩバス２０には、Ｉ/Ｏブリッジ２１、カードバスコントローラ２２、オーディオサブシステム２５、ドッキングステーションインターフェース(Dock Ｉ/Ｆ)２６、miniＰＣＩコネクタ２７が夫々接続されている。
【００２３】
カードバスコントローラ２２は、ＰＣＩバス２０のバスシグナルをカードバススロット２３のインターフェースコネクタ(カードバス)に直結させるための専用コントローラであり、このカードバススロット２３には、ＰＣカード２４を装填することが可能である。ドッキングステーションインターフェース２６は、コンピュータシステム１０の機能拡張装置であるドッキングステーション(図示せず)を接続するためのハードウェアである。ドッキングステーションにノートＰＣがセットされると、ドッキングステーションの内部バスに接続された各種のハードウェア要素が、ドッキングステーションインターフェース２６を介してＰＣＩバス２０に接続される。また、miniＰＣＩコネクタ２７には、ミニＰＣＩ(miniＰＣＩ)カード２８が接続される。
【００２４】
Ｉ/Ｏブリッジ２１は、ＰＣＩバス２０とＩＳＡバス４０とのブリッジ機能を備えている。また、ＤＭＡコントローラ機能、プログラマブル割り込みコントローラ(ＰＩＣ)機能、プログラマブル・インターバル・タイマ(ＰＩＴ)機能、ＩＤＥ(Integrated Device Electronics)インターフェース機能、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)機能、ＳＭＢ(System Management Bus)インターフェース機能を備えると共に、リアルタイムクロック(ＲＴＣ)を内蔵している。
【００２５】
ＤＭＡコントローラ機能は、ＦＤＤ等の周辺機器とメインメモリ１６との間のデータ転送をＣＰＵ１１の介在なしに実行するための機能である。ＰＩＣ機能は、周辺機器からの割り込み要求(ＩＲＱ)に応答して、所定のプログラム(割り込みハンドラ)を実行させる機能である。ＰＩＴ機能は、タイマ信号を所定周期で発生させる機能である。また、ＩＤＥインターフェース機能によって実現されるインターフェースは、ＩＤＥハードディスクドライブ(ＨＤＤ)３１が接続される他、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３２がＡＴＡＰＩ(AT Attachment Packet Interface)接続される。このＣＤ−ＲＯＭドライブ３２の代わりに、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)ドライブのような、他のタイプのＩＤＥ装置が接続されても構わない。ＨＤＤ３１やＣＤ−ＲＯＭドライブ３２等の外部記憶装置は、例えば、ノートＰＣ本体内の「メディアベイ」または「デバイスベイ」と呼ばれる収納場所に格納される。これらの標準装備された外部記憶装置は、ＦＤＤや電池パックのような他の機器類と交換可能かつ排他的に取り付けられる場合もある。
【００２６】
また、Ｉ/Ｏブリッジ２１にはＵＳＢポートが設けられており、このＵＳＢポートは、例えばノートＰＣ本体の壁面等に設けられたＵＳＢコネクタ３０と接続されている。更に、Ｉ/Ｏブリッジ２１には、ＳＭバスを介してＥＥＰＲＯＭ３３が接続されている。このＥＥＰＲＯＭ３３は、ユーザによって登録されたパスワードやスーパーバイザーパスワード、製品シリアル番号等の情報を保持するためのメモリであり、不揮発性で記憶内容を電気的に書き換え可能とされている。
【００２７】
更にまた、Ｉ/Ｏブリッジ２１は、電源回路５０に接続されている。電源回路５０は、例えばＡＣ１００Ｖの商用電源に接続されてＡＣ/ＤＣ変換を行なうＡＣアダプタ５１、バッテリ(２次電池)としてのインテリジェント電池５２、このインテリジェント電池５２を充電すると共にＡＣアダプタ５１やインテリジェント電池５２からの電力供給経路を切り換えるバッテリ切換回路５４、およびコンピュータシステム１０で使用される＋１５Ｖ、＋５Ｖ、＋３.３Ｖ等の直流定電圧を生成するＤＣ/ＤＣコンバータ(ＤＣ/ＤＣ)５５等の回路を備えている。
【００２８】
一方、Ｉ/Ｏブリッジ２１を構成するコアチップの内部には、コンピュータシステム１０の電源状態を管理するための内部レジスタと、この内部レジスタの操作を含むコンピュータシステム１０の電源状態の管理を行なうロジック(ステートマシン)が設けられている。このロジックは、電源回路５０との間で各種の信号を送受し、この信号の送受により、電源回路５０からコンピュータシステム１０への実際の給電状態を認識する。電源回路５０は、このロジックからの指示に応じて、コンピュータシステム１０への電力供給を制御している。
【００２９】
ＩＳＡバス４０は、ＰＣＩバス２０よりもデータ転送速度が低いバスである(例えば、バス幅１６ビット、最大データ転送速度４ＭＢ/秒)。このＩＳＡバス４０には、ゲートアレイロジック４２に接続されたエンベデッドコントローラ４１、ＣＭＯＳ４３、フラッシュＲＯＭ４４、ＳｕｐｅｒＩ/Ｏコントローラ４５が接続されている。更に、キーボード/マウスコントローラのような比較的低速で動作する周辺機器類を接続するためにも用いられる。このＳｕｐｅｒＩ/Ｏコントローラ４５にはＩ/Ｏポート４６が接続されており、ＦＤＤの駆動やパラレルポートを介したパラレルデータの入出力(ＰＩＯ)、シリアルポートを介したシリアルデータの入出力(ＳＩＯ)を制御している。
【００３０】
エンベデッドコントローラ４１は、図示しないキーボードのコントロールを行なうと共に、電源回路５０に接続されて、内蔵されたパワー・マネージメント・コントローラ(ＰＭＣ：Power Management Controller)によってゲートアレイロジック４２と共に電源管理機能の一部を担っている。
【００３１】
図２は、本実施の形態における電源供給システムの全体構成を示す図である。図２に示す電源供給システムでは、商用電源に接続される電源供給装置(電源供給部)であるＡＣアダプタ５１、インテリジェント電池５２、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５と、エンベデッドコントローラ４１が含まれている。また、図２では、エンベデッドコントローラ４１の指示のもと、システム本体の消費電力制御動作(パワーマネージメント動作)を決定するパワーマネージメントユニット６０、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５からの＋１５Ｖの出力を受け、ＬＣＤ１８のバックライトを点灯させるインバータ回路６２、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５からの＋５Ｖおよび＋３.３Ｖの出力を受ける、コンピュータシステム１０のＣＰＵ１１等の回路であるシステム回路６３,６４が示されている。インテリジェント電池５２は、ＣＰＵ５７と共に、電流測定ユニット５８が設けられている。尚、電源供給装置(電源供給部)であるＡＣアダプタ５１は、例えばノートＰＣでは、コンピュータシステム１０を内蔵するコンピュータ装置の外部に設けられるのが一般的である。しかしながら、本実施の形態では、電源供給装置(電源供給部)をコンピュータ装置の筐体内部に設けた態様に対しても同様に適用することができる。
【００３２】
ＡＣアダプタ５１およびインテリジェント電池５２の電源供給ライン(Ｖbatt,Ｖacdc)は、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５に入力され、コンピュータシステム１０で必要とされる各種直流電圧(１５Ｖ、５Ｖ、３.３Ｖなど)に変換される。ＬＣＤ１８のバックライトを点灯させるインバータ回路６２には、直流固定電圧が供給される。一方、インテリジェント電池５２は、システム本体(コンピュータシステム１０)内部のエンベデッドコントローラ４１との通信機能を持ち、インテリジェント電池５２のＣＰＵ５７とエンベデッドコントローラ４１との間は、コミュニケーションライン５９を備えている。エンベデッドコントローラ４１は、インテリジェント電池５２から送られる情報をもとに、コンピュータシステム１０のパワーマネージメント動作を決定する。この決定されたパワーマネージメント動作を起こすために、パワーマネージメントユニット６０(ＢＩＯＳ、ＯＳ、チップセットによって構成される)に指令を出し、ＣＰＵ(システムＣＰＵ)１１が消費する電力、即ち、ＣＰＵ１１の動作速度を制御している。
【００３３】
図３は、ＡＣアダプタ５１の特性を示した図である。縦軸に出力電圧、横軸に出力電流をとっている。ＡＣアダプタ５１の出力電圧は１６Ｖであり、ＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えて出力電流４.５Ａに達すると、ＡＣアダプタ５１の出力電圧はＣＶ(Constant Voltage：定電圧)特性からＣＣ(Constant Current：定電流)特性に移行する。定電流である４.５Ａに達すると、出力電圧が１６Ｖから低下する。本実施の形態では、この出力電圧が垂下して、インテリジェント電池５２の電池電圧と同じ電圧で均衡し、更にインテリジェント電池５２からも電流が流れ始める。
【００３４】
即ち、本実施の形態では、消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力(例えば７２Ｗ)を超えて出力電圧が垂下すると、インテリジェント電池５２の電流測定ユニット５８によりインテリジェント電池５２から放電電流が流れたことが検知される。この放電電流が流れた旨が電流測定ユニット５８からＣＰＵ５７に通知され、インテリジェント電池５２のＣＰＵ５７からコミュニケーションライン５９を介して、放電電流値がエンベデッドコントローラ４１に送信される。エンベデッドコントローラ４１では、ＡＣアダプタ５１がシステム本体に接続されている状態で、且つ、インテリジェント電池５２から放電されたことを認識することで、消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えたことを知ることができる。
【００３５】
消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えたことを認識したエンベデッドコントローラ４１は、パワーマネージメントユニット６０に対して指令を出し、消費電力の低減動作として、システム側のＣＰＵ１１の動作スピードを下げるように制御する。ＣＰＵ１１の動作スピードを下げる手法としては、例えばスロットリングや、インテル社のスピード・ステップ・テクノロジーの採用がある。このスロットリングでは、例えば、１０のうち５だけオンして他をオフにする等により、仮想的にＣＰＵ１１の動作スピードを落とす作業が実行される。このようにして、ＣＰＵ１１のクロック周波数を下げることにより、システム全体の消費電力を下げることができる。
【００３６】
消費電力が下がると、ＡＣアダプタ５１の出力はＣＶ(定電圧)領域に戻る。その後、ＵＳＢコネクタ３０に接続されるＵＳＢ装置やＰＣカード２４を本体から取り外したり、プログラムを停止するなどして、インテリジェント電池５２のＣＰＵ５７から放電電流が流れていないことを確認し、消費電力が十分に小さくなったと仮定する。このような場合に、エンベデッドコントローラ４１は、パワーマネージメントユニット６０を経由して再びＣＰＵ１１の動作スピードを最大スピードに戻すように制御する。本実施の形態では、このようにして実際に消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えてしまったことを検知してからパワーマネージメント機能を働かせることから、むやみに制御が働いてシステム本体のパフォーマンスを落としてしまうことがなくなる。尚、ＣＰＵ１１の復帰には、例えばタイマを使うことが有効である。ＡＣアダプタ５１の最大出力を超えるのは、通常は瞬間的電力変動(例えば、数分間)である場合が多い。このため、パワーマネージメント機能を働かせてシステム本体を低消費電力動作にし、一定時間(例えば１０分間)が経過したら、もとの最大パフォーマンス動作に戻すことも可能である。
【００３７】
図４は、本実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ５５の構成を示したブロック図である。本実施の形態では、上述のように、実際に消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えてしまった後に制御することを特徴としている。このため、ＡＣアダプタ５１の電圧が変動してしまい、ＡＣアダプタ５１の電圧を入力電圧とする従来方式のインバータ回路６２ではちらつきが発生してしまう。本実施の形態では、昇圧型のＤＣ/ＤＣコンバータ５５によって、ＡＣアダプタ５１からの出力電圧が低下した場合であってもＬＣＤ１８の画面にちらつきが発生しないように構成されている。
【００３８】
図４に示す回路を詳述する。ＰＷＭコントローラ７１内部の固定周波数発信器(図示せず)の出力がＰＷＭコントローラ７１内部のロジック回路(図示せず)などを通り、ＮＰＮ型のスイッチングトランジスタであるトランジスタ(ＴＲ)７２をオン/オフし、コイル(Ｌ)７３に電流エネルギが蓄えられる。トランジスタ(ＴＲ)７２がオンになると、コイル(Ｌ)７３にＶin/Ｌの割合で電流が増加してエネルギが蓄えられ、オフになると、蓄えられたエネルギが(Ｖout−Ｖin)/Ｌの割合でダイオード(Ｄ)７４から出力コンデンサ(Ｃout)７５に放電される。出力電圧は、コイル(Ｌ)７３に蓄積されるエネルギ量で決定され、このエネルギ量は、コイル(Ｌ)７３のピーク電流を調整することで制御される。この制御は、出力電圧を抵抗(Ｒ１)７６、抵抗(Ｒ２)７７の抵抗分圧でＰＷＭコントローラ７１内部のエラー・アンプ(図示せず)にフィードバックし、内部の基準電圧との誤差を増幅させることで実行される。
【００３９】
エラー・アンプの出力は、ＰＷＭコントローラ７１内部のコンパレータ(図示せず)にて、スイッチオン時にコイル(Ｌ)７３に流れる電流値(電流センス抵抗(Ｒs)７８とＰＷＭコントローラ７１内部の電流センス・アップで検出された値と)が比較される。このコンパレータの出力は、トランジスタ(ＴＲ)７２を制御し、コイル(Ｌ)７３の電流値がエラー・アンプ出力の値を超すとトランジスタ(ＴＲ)７２がオフし、コイル(Ｌ)７３におけるピーク電流の制御ができるようになっている。このようにして、本実施の形態では、本体の所定の部位であるＬＣＤ１８のインバータ回路６２へ供給する電圧(インバータ入力電圧)を固定電圧化し、インテリジェント電池５２から電力が供給されたことによる本体の所定の部位に対する電圧の変動を抑制している。これによって、インバータ回路６２への入力電圧が急激に変動してランプ電流が変動し、結果としてＬＣＤ１８がちらつく現象を是正することが可能となる。
【００４０】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、コンピュータシステム１０のシステム本体の消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えたことを、インテリジェント電池５２からの放電に基づくインテリジェント電池５２のＣＰＵ５７からの通信によって、認識することが可能となる。この認識によって、システム本体の消費電力制御(パワーマネージメント)機能を働かせることにより、非常に簡単な構成にて、ＡＣアダプタ５１の電力を最大限に活用した最大電力制御を実現することが可能となる。尚、インテリジェント電池５２の充放電電流は、必ずしも電池パック内部で測定がなされる必要はなく、システム内部に電流測定回路(後述する実施の形態２で説明する電流測定回路９０と同じ構成でよい)を設け、直接、エンベデッドコントローラ４１が電流値を測定するように構成することも可能である。
【００４１】
◎ 実施の形態２
実施の形態１では、インテリジェント電池５２から放電される電流を電流測定ユニット５８にて認識し、ＣＰＵ５７がエンベデッドコントローラ４１に対して通信することで、ＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えたことを認識できるように構成した。実施の形態２では、ＡＣアダプタ５１の電圧または電流を測定して、最大出力電力を超えたことを認識することを特徴としている。
尚、実施の形態１と同様の構成については同様の符号を用いて説明し、ここではその詳細な説明を省略する。
【００４２】
図５は、実施の形態２における電源供給システムの全体構成を示す図である。図５に示す電源供給システムでは、ＡＣアダプタ５１からの電圧を測定する電圧測定回路８０と電流を測定する電流測定回路９０とを、ＡＣアダプタ５１からシステム本体へ出力電圧Ｖacdcを供給するライン上に設けた点に特徴がある。電圧測定回路８０からの測定結果および電流測定回路９０からの測定結果は、エンベデッドコントローラ４１に供給される。
【００４３】
電圧測定回路８０では、コンパレータ(ＣＭＰ３)８１の一方の入力を基準電圧Ｖrefとし、他方の入力はＡＣアダプタ５１の電圧を抵抗８２,８３により抵抗分割したものとしている。電圧測定回路８０では、コンパレータ(ＣＭＰ３)８１にてこれらを比較し、エンベデッドコントローラ４１に出力している。この電圧測定回路８０からの出力を用いて、エンベデッドコントローラ４１は、ＡＣアダプタ５１からの電圧が図３に示す電圧閾値(Voltage Threshold)より下回ったことを検出している。この検出によって、システム本体の消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えてしまったことをエンベデッドコントローラ４１が認識することができる。
【００４４】
電流測定回路９０では、電流Ｉが流れることで、抵抗(Ｒs)９１に電位差が発生する。抵抗(Ｒs)９１における入力側(左側)端子の電圧をＶrs+、出力側(右側)端子の電圧をＶrs-とすると、オペアンプ(ＡＭＰ１)９２でＶrs-を基準にして反転増幅して、オペアンプ(ＡＭＰ２)９３に入力される。その出力電圧を抵抗(Ｒ１)９４で電流に変換し、抵抗(Ｒ２)９５でＧＮＤからの電圧にする。比率は、オペアンプ(ＡＭＰ１)９２の反転増幅の利得および抵抗(Ｒs)９１と抵抗(Ｒ１)９４の比率で決定される。電流Ｉ１は、次式により求められる。
Ｉ１＝｛Ｒs＊Ｉ＊(Ｒ５/Ｒ３)｝/Ｒ１
このとき、Ｖoutに現れる電圧は、次式により求められる。
Ｖout＝Ｉ１＊Ｒ２＝Ｒ２＊｛Ｒs＊Ｉ＊(Ｒ５/Ｒ３)｝/Ｒ１
従って、Ｖsoutをエンベデッドコントローラ４１に入力し、Ａ/Ｄ変換機能を使って電流値を読み出すことができる。
【００４５】
電圧測定回路８０からの出力を用いない場合であっても、図３に示すように、例えば出力電流が４.５Ａに達したことを検出した場合には、システム本体の消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えてしまったことを理解することができる。電圧測定回路８０または電流測定回路９０により、システム本体の消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えてしまったことを認識すると、エンベデッドコントローラ４１は、実施の形態１と同様に、図２に示したパワーマネージメントユニット６０に指令を出し、システム本体におけるＣＰＵ１１の動作スピードを下げることができる。また、図４に示したＤＣ/ＤＣコンバータ５５によって、ＡＣアダプタ５１からの出力電圧が低下した場合であってもＬＣＤ１８の画面にちらつきを抑制することが可能となる。
【００４６】
その後、電流測定回路９０の出力は、ＣＰＵ１１の動作スピードを下げた後の復帰に用いられる。即ち、図３に示す電流閾値(Current Threshold)よりもＡＣアダプタ５１の出力電流が下がったことをエンベデッドコントローラ４１が電流測定回路９０を用いて検知すると、再びＣＰＵ１１の動作スピードを最大スピードに戻し、もとの動作(システム本体の最大パフォーマンス状態)に復帰する。このとき、ＣＰＵ１１を最大スピードにしてもＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えないポイントに電流閾値を設定しておけば良い。
【００４７】
本実施の形態によれば、コンピュータシステム１０におけるシステム本体の消費電力が電源供給装置であるＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えたことをＡＣアダプタ５１の電圧降下値またはＡＣアダプタ５１の出力電流値によって検知している。これによって、例えば、ＣＰＵ５７を備えないような電池を用いた場合であっても、システム本体の消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えてしまったことを認識することが可能となる。また、消費電力を下げたパワーマネージメント状態において、消費電流値が一定値以下に下がると、もとの状態に復帰してもＡＣアダプタ５１の最大電力を超えないと判断して、もとの状態に戻る動作を取ることが可能となる。
【００４８】
このように、実施の形態１および実施の形態２で説明した電源供給方法では、コンピュータシステム１０のシステム本体の消費電力がＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えた場合に、インテリジェント電池５２等の電池によって電力を供給し、その間にパワーマネージメント機能を働かせて、消費電力を下げるように構成している。これによって、一旦はＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えるものの、結果として、ＡＣアダプタ５１の最大出力電力を超えないようにシステム本体の消費電力を制御するという当初の目的を達成することができる。また、この状態にて、ＡＣアダプタ５１の性能を最大限に発揮することができる。尚、インテリジェント電池５２等の電池を接続していないとき、また、電池の容量がないときには、ＡＣアダプタ５１の最大電力を超えないようにシステム本体のパワーマネージメント機能を制御することが望ましい。これは、電池の非接続時または無容量時に、ＡＣアダプタ５１の最大電力を超えてシステム本体がシャットダウンしてしまうことを防止するためである。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、システム本体の消費電力が実際に電源供給装置の最大電力を超えた後に消費電力制御機能を働かせることで、むやみに制御が働いたことによるシステム本体のパフォーマンス低下に対処することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態が適用されるコンピュータシステムのハードウェア構成を示した図である。
【図２】本実施の形態における電源供給システムの全体構成を示す図である。
【図３】ＡＣアダプタの特性を示した図である。
【図４】本実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータの構成を示したブロック図である。
【図５】実施の形態２における電源供給システムの全体構成を示す図である。
【図６】 (ａ),(ｂ)は、従来の最大電力制御方法を説明するための図である。
【図７】本発明の理解を容易にするための説明図である。
【符号の説明】
１０…コンピュータシステム、１１…ＣＰＵ、１８…液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)、４１…エンベデッドコントローラ、５０…電源回路、５１…ＡＣアダプタ、５２…インテリジェント電池、５５…ＤＣ/ＤＣコンバータ(ＤＣ/ＤＣ)、５７…ＣＰＵ、５８…電流測定ユニット、５９…コミュニケーションライン、６０…パワーマネージメントユニット、６２…インバータ回路、６３,６４…システム回路、８０…電圧測定回路、９０…電流測定回路

Claims

本体に対して電源を供給する電源供給システムであって、
商用電源に接続されて前記本体に対して電力を供給する電源供給装置と、
前記電源供給装置の定電圧特性から特性が変化する最大出力電力である所定の値を前記本体における消費電力が超えた場合に当該本体に対して電力を供給する電池と、
前記本体における消費電力が前記所定の値を超えた後に、当該本体に対して消費電力制御動作の実行を開始させるコントローラと、を備えたことを特徴とする電源供給システム。
前記コントローラは、前記電池から放電がなされたことを認識して前記消費電力制御動作を実行させることを特徴とする請求項１記載の電源供給システム。
前記電池から放電がなされたことの認識は、前記電池が備えるＣＰＵから送信される放電電流値によって認識することを特徴とする請求項２記載の電源供給システム。
前記コントローラは、前記電源供給装置からの出力電流値または出力電圧値を認識して前記消費電力制御動作を実行させることを特徴とする請求項１記載の電源供給システム。
前記本体の所定の部位へ供給される電圧の変動を抑制する変動抑制手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電源供給システム。
データ処理を行なうＣＰＵを備えたシステム本体と、
商用電源に接続されて前記システム本体に対して電力を供給する電源供給装置と、
前記電源供給装置の定電圧特性から特性が変化する最大出力電力である所定の値を前記システム本体における消費電力が超えた状態にて、前記システム本体に対して電力を供給するインテリジェント電池と、
前記インテリジェント電池との通信機能を備えると共に、前記電源供給装置が接続された状態で、当該インテリジェント電池から得られる放電に関する情報に基づいて、前記システム本体におけるパワーマネージメントを実行させるコントローラと、を備えたことを特徴とするコンピュータ装置。
前記コントローラが実行させるパワーマネージメントは、前記ＣＰＵの動作スピードを下げるものであり、
前記コントローラは、前記ＣＰＵの動作スピードを下げてから所定時間の経過後に当該ＣＰＵの動作スピードを戻すように制御することを特徴とする請求項６記載のコンピュータ装置。
前記電源供給装置からの出力電圧が垂下して前記インテリジェント電池による電池電圧で均衡する際に生ずる電圧の変動を是正するＤＣ/ＤＣコンバータと、を更に備えたことを特徴とする請求項６記載のコンピュータ装置。
データ処理を行なうシステム本体と、
商用電源に接続されて前記システム本体に対して電力を供給する電源供給装置と、
前記電源供給装置の定電圧特性から特性が変化する最大出力電力である所定の値を前記システム本体における消費電力が超えた場合に、前記システム本体に対して電力を供給するインテリジェント電池と、
前記電源供給装置からの出力電圧が所定の電圧閾値より下回ったことを検出する電圧測定回路と、
前記電圧測定回路からの出力に基づいて、前記システム本体における消費電力の低減動作を実行させるコントローラと、を備えたことを特徴とするコンピュータ装置。
前記電源供給装置からの出力電流を測定する電流測定回路とを更に備え、
前記コントローラは、所定の電流閾値よりも前記電源供給装置からの出力電流が下がったことを前記電流測定回路を用いて検知した場合に、前記システム本体に対して前記消費電力の低減動作をやめてもとの動作に戻らせることを特徴とする請求項９記載のコンピュータ装置。
データ処理を行なうシステム本体の最大消費電力に比べて、商用電源に接続される電源供給装置からの最大出力電力が小さい場合の最大電力制御方法であって、
前記電源供給装置から前記システム本体に対して電力を供給し、
前記電源供給装置の定電圧特性から特性が変化する最大出力電力である所定の値を前記システム本体における消費電力が超えた状態にて、電池から当該システム本体に対して電力を供給し、
前記システム本体の消費電力が前記所定の値を超えた後に前記システム本体に対する消費電力低減動作の実行を開始することを特徴とする最大電力制御方法。
前記システム本体の消費電力が前記電源供給装置からの最大出力電力を超えた際に当該電源供給装置からの出力電圧が垂下する特性をとらえて、前記システム本体に対する消費電力低減動作の実行を開始することを特徴とする請求項１１記載の最大電力制御方法。
前記電源供給装置だけによる電力の供給から前記電池を含む電力の供給に移る際に、前記システム本体に設けられた液晶ディスプレイのインバータに供給される入力電圧の電圧変動を是正することを特徴とする請求項１１記載の最大電力制御方法。
前記消費電力低減動作は、前記システム本体においてデータ処理を行なうＣＰＵの動作スピードを下げることを特徴とする請求項１１記載の最大電力制御方法。
前記消費電力低減動作を実行してから所定時間が経過した後、前記ＣＰＵの動作スピードをもとの動作スピードに戻すことを特徴とする請求項１４記載の最大電力制御方法。
データ処理を行なうシステム本体の最大消費電力に比べて、商用電源に接続される電源供給装置からの最大出力電力が小さい場合の最大電力制御方法であって、
前記電源供給装置から前記システム本体に対して電力を供給し、
前記電源供給装置の定電圧特性から特性が変化する最大出力電力である所定の値を前記システム本体における消費電力が超えた場合に、電池から当該システム本体に対して電力を供給し、
前記電池からの放電電流を認識することによって前記システム本体に対する消費電力低減動作の実行を開始することを特徴とする最大電力制御方法。
前記放電電流の認識は、前記電池を構成する電池パックの内部または外部において、当該電池から放電される電流を測定することを特徴とする請求項１６記載の最大電力制御方法。