JP3690665B2 - 電気機器、コンピュータ装置、および電力供給方法 - Google Patents
電気機器、コンピュータ装置、および電力供給方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣアダプタ等の電力供給源と充電の後に放電する電池とを接続可能に構成された電気機器等に係り、より詳しくは、ＡＣアダプタ等の電力供給源と電池との両電源から電力を供給することのできる電気機器等に関する。
【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)に代表される情報端末機器や、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等のパーソナル機器、各種携帯型オーディオ機器、ビデオカメラ等の各種電気機器では、例えばＡＣアダプタからの電力供給等、商用電源から直接電力を供給する場合の他、充放電を繰り返しながら何度も使用できる電池(蓄電池、２次電池、バッテリ)からの電力供給が行われている。この電池としては、比較的容量も大きく価格も安いニッケル水素電池(ＮｉＭＨ電池)やニッケルカドミウム電池(ニッカド電池)が採用されている。また、ニッケルカドミウム電池に比べて単位重量あたりのエネルギ密度の高いリチウムイオン電池、液体の電解質を利用せずに固体のポリマーを用いるリチウムポリマー電池などが存在する。
【０００３】
図７は、ノートＰＣにおける従来の典型的な回路構成を示した図である。商用電源に接続されて電力を供給するＡＣアダプタ５０１と、充電の後に放電されて電力を供給する電池５０２とが本体側に接続され、この本体側では、サブ回路＃１〜サブ回路＃５が、各電源から直接、またはＤＣ/ＤＣコンバータ５０５やＤＣ/ＤＣコンバータ５０６を介して接続されている。このとき、エンベデッドコントローラ５０３がＣＴＲＬ１信号を制御して、ＡＣアダプタ５０１の駆動と電池５０２の駆動とが選択的に実行される。即ち、ＣＴＲＬ１信号をオンすると、スイッチ(ＳＷ１)がオンされ、ＡＣアダプタ５０１が本体側と接続される。このとき、電池５０２の電圧に比べてＡＣアダプタ５０１の電圧の方が高いことから、ＡＣアダプタ５０１から本体側に対して電力が供給される。一方、ＣＴＲＬ１信号がオープン(オフ)になると、ＡＣアダプタ５０１が接続された状態であっても電池５０２から電力が供給される。このように従来方式の回路構成では、ＡＣアダプタ５０１駆動と電池５０２駆動との２つの動作モードだけを備えており、これらの動作モードが選択的に実行されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、例えば、クーラー使用による電力が急増する真夏の午後等、電力需要の極端に大きい時間帯にピーク電力の削減を行うための「ピークシフト」の必要性が叫ばれている。このピーク電力に対応するためには、電力会社も設備投資を余儀なくされ、できるだけ電力の負荷を平準化することが望まれている。ここで「ピークシフト」の策として、例えば、電力需要の大きい時間帯(例えば１３時から１６時までの３時間)に、ＡＣアダプタ５０１を用いた商用電源からの電力供給を停止し、電池５０２からの電力供給だけで電気機器を動作させるように構成すれば、電力需要の極端に大きい時間帯におけるピーク電力を削減することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、例えばノートＰＣを使用する顧客の使用状況を観察すると、１時間程度で電池５０２の容量を使い果たしてしまう場合がある。かかる場合に、電池５０２を使い果たした後には、ＡＣアダプタ５０１から電力を供給することになるので、ピーク電力の削減効果が出るのは１３時から１４時までの１時間だけとなる。
【０００６】
このように電力削減効果が希望する時間帯まで持続できない場合に、例えば、本体側のＣＰＵの動作速度を落とすことや、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)の輝度を下げるなどのパワーマネージメント機能を働かせる方法も考えられる。しかし、ＣＰＵの動作速度を落とすことやＬＣＤの輝度を下げることは、顧客の用途によっては適さない場合が多い。また、従来のパワーマネージメント機能では電力を十分に下げることができないことから、電池５０２の持続時間を十分に長く延ばすことができないという問題点がある。
【０００７】
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、商用電源に接続される電力供給源と電池との消費電力を最適化することを主たる目的とする。
また他の目的は、各電力源からの消費電力の最適化により、環境問題や電力問題に配慮した電気機器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明が適用される電気機器は、電力を消費する本体と、商用電源からこの本体に対して電力を供給する電力供給源と、充電および放電を行って本体に対して電力を供給する電池とを備え、本体を構成する複数のサブシステムの中から、所定のサブシステムについては電力供給源を駆動電源とし、同時に他のサブシステムについては電池を駆動電源とすることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明が適用される電気機器は、本体を構成する複数のサブシステムと、この複数のサブシステムに対して電力供給源からの電力供給または電池からの電力供給を切り換えるスイッチング手段と、複数のサブシステム中から所定のサブシステムについては電力供給源から電力を供給し、他のサブシステムについては電池から電力を供給するようにスイッチング手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
ここで、この制御手段は、所定の期間における電池の持続状態を検出し、検出された持続状態に基づいて、所定の時刻に達した時点で複数のサブシステムに対して電池から電力を供給するようにスイッチング手段を切り換え、電力供給源から電力を供給すべきサブシステムを持続状態に応じて段階的に決定することを特徴とすれば、例えば電池の容量と電力の消費状態とに応じて、ピーク電力の削減を実行できる点で好ましい。
【００１１】
一方、本発明が適用されるコンピュータ装置は、電力の供給を受けるシステム本体と、このシステム本体に接続可能に構成され、商用電源からシステム本体に電力を供給するＡＣアダプタと、このシステム本体に接続可能に構成され、充電の後に放電を行ってシステム本体に電力を供給する電池と、ＡＣアダプタと電池とがシステム本体に接続される状態にて、所定の条件に基づいてＡＣアダプタからの電力供給を抑制するためのコントローラとを備えたことを特徴としている。この電力供給の抑制は、ＡＣアダプタと電池との両者から電力を供給される状態にて、ＡＣアダプタからの電力供給を減らすように実行される。
【００１２】
また、他の観点から把えると、本発明が適用されるコンピュータ装置は、システム本体を構成する所定のサブシステムに対し、商用電源からの電力供給を抑制するピーク電力削減時間帯における動作モードを設定する設定手段と、この設定手段による設定に基づいて、ピーク電力削減時間帯におけるサブシステムへの電力供給を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
ここで、この設定手段は、ピーク電力削減時間帯にサブシステムの１つであるＣＰＵに対し、電池から電力を供給する第１の動作モード、または電力供給源および電池から電力を供給する第２の動作モードの何れかを設定することを特徴とすれば、例えばユーザが希望する動作モードに応じてＣＰＵの動作を制御できる点で優れている。更に、この設定手段は、ＣＰＵに対して低速モードで動作させるか否かを設定することを特徴とすれば、ピーク電力削減時間帯に電池の持続状態を適切に制御することができる点で好ましい。
【００１４】
また、本発明は、商用電源に接続される電力供給源と充放電を行う電池とが本体に接続された状態にて、この本体に対して電力の供給を行うための電力供給方法であって、本体を構成する所定のサブシステムについて電力供給源から電力を供給し、所定のサブシステムについて電力供給源から電力を供給している間、本体を構成する他のサブシステムについて電池から電力を供給することを特徴としている。
【００１５】
更に本発明が適用される電力供給方法は、商用電源に対するピーク電力削減のための時刻に達したか否かを判断し、このピーク電力削減のための時刻に達した場合に、本体を構成する所定のサブシステムについては電池から電力を供給し、本体を構成する他のサブシステムについては電力供給源から電力を供給することを特徴としている。
【００１６】
ここで、このピーク電力削減の停止時刻まで電池の容量が持続するか否かを判断し、持続しないと判断される場合には、電力供給源から電力が供給されるサブシステムの数を増やすことを特徴とすれば、ピーク電力削減の停止時刻まで電池の容量を使い果たしてしまう問題に対応可能である。ここで、電力供給源から電力が供給されるサブシステムの数を増やすこととは、例えば、最初はＬＣＤのインバータに対して電力供給源から電力を供給し、その後、必要に応じてＣＰＵに対して電力供給源から電力を供給する等である。
【００１７】
【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。
図１は、本実施の形態が適用される電気機器であ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。
【００１８】
図１に示すコンピュータシステム１０において、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の制御下でユーティリティプログラムの他、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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変換を行うＡＣアダプタ５１、充放電を繰り返して使用されるニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等からなるバッテリ(２次電池)としての電池５２、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。この電池５２は、内部にＣＰＵを備えていない所謂ダム電池の他、内部にＣＰＵを備え、例えばＳＢＳ(Smart Battery System)に準拠してエンベデッドコントローラ４１(後述)と通信を行うインテリジェント電池である場合もある。本実施の形態では、電池５２は、例えばバッテリパックとして、ノートＰＣのシステム本体に取り付け／取り外しが可能となるように構成されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ここで、本実施の形態が適用されるコンピュータシステム１０は、「ピークシフト機能(ピーク電力削減機能)」に対応することができる。これは、例えば真夏の午後(例えば１３時〜１６時)等、極端に電力需要が増す時間帯に、商用電源からの電力使用を抑制するものである。かかる目的のもと、例えば、ユーザによる設定やシステム内部のプログラム等によって、極端に電力需要が増す上記時間帯について、時間を定めて商用電源からの電源供給ラインを用いた電力供給(ＡＣアダプタ５１からの電力供給)を停止し、電池５２からの電力供給に切り換えることが可能である。
【００３１】
尚、電力供給源であるＡＣアダプタ５１は、例えばノートＰＣ等の電気機器では、本体システムであるコンピュータシステム１０を内蔵する機器の外部に設けられるのが一般的であるが、電気機器の筐体内部に設けられる場合もある。本体システムとしては、例えばケーブルのコネクタを挿脱着可能なＡＣインレットやＤＣインレットが設けられる構成が考えられる。このＡＣインレットやＤＣインレットは、例えばＡＣアダプタ５１が外部にある場合にはＡＣアダプタ５１に接続されたケーブルから出るコネクタを挿脱着可能に構成され、例えばＡＣアダプタ５１が本体システムの内部にある場合には、商用電源から直接接続されるコネクタを挿脱着可能に構成される。また、電池５２は、電池パックとして本体システムに対して取り外しが自由であるものの他、電気機器の筐体内部に設けられ、取り外しが可能となるように構成されている場合もある。
【００３２】
次に、本実施の形態が適用される電源供給回路について説明する。
図２は、本実施の形態が適用される電源供給回路の回路構成を示した図である。ここでは、本体システムを構成する各サブシステムとして、サブ回路(Sub-Circuit)＃１〜サブ回路＃１０が示され、また、電池５２からの放電電流を測定する電流測定回路６１を備えている。サブ回路＃１〜サブ回路＃１０は、ＡＣアダプタ５１または電池５２に直接接続されて電源が供給される場合の他、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５(５５−１〜５５−４)を経由して電源が供給される。図２に示す例では、サブ回路＃１およびサブ回路＃６がＡＣアダプタ５１または電池５２に直接接続されている。また、サブ回路＃２とサブ回路＃３がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−１を介して、サブ回路＃４とサブ回路＃５がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−２を介して、サブ回路＃７とサブ回路＃８がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−３を介して、サブ回路＃９とサブ回路＃１０がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−４を介して、ＡＣアダプタ５１または電池５２に接続される。
【００３３】
尚、サブ回路＃６〜サブ回路＃１０である５つのサブシステムは、電力供給の際の事情によって、段階的にＡＣアダプタ５１または電池５２から電力を供給することが可能である。また、エンベデッドコントローラ４１が自ら備えるまたは他に設けられたメモリには、後述するピーク電力削減時間の情報が格納されており、エンベデッドコントローラ４１が自ら備える、または他に備えられた時計に基づいて、各制御が実行される。
【００３４】
この図２に示す回路において、電池５２の電圧よりも電力供給源であるＡＣアダプタ５１の電圧の方が高いと仮定する。エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ１)をオンすると、サブ回路＃１〜サブ回路＃５に電力を供給するのは、電圧の高いＡＣアダプタ５１であり、スイッチ(ＳＷ１)がオフのときは電池５２から電力が供給される。エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ２)をオンすると、サブ回路＃６にＡＣアダプタ５１から電力が供給され、スイッチ(ＳＷ２)がオフのときは電池５２から電力が供給される。同様に、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ３)をオンすると、サブ回路＃７、サブ回路＃８にＡＣアダプタ５１から電力が供給され、スイッチ(ＳＷ３)がオフのときは電池５２から電力が供給される。また、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ４)をオンすると、サブ回路＃９、サブ回路＃１０にＡＣアダプタ５１から電力が供給され、スイッチ(ＳＷ４)がオフのときは電池５２から電力が供給される。
【００３５】
ここで、例えば真夏の午後等、極端に電力需要が増す時間帯であるピーク電力削減時間帯は、電池５２からできるだけ電力を供給し、電力供給源であるＡＣアダプタ５１からの電力供給を抑制し、ＡＣアダプタ５１からの電力供給を極力小さくしたい。そこで、まず始めは電池５２だけでシステムに電力を供給し、電流測定回路６１によって測定される電池５２の放電電流の値から、ピーク電力削減停止時刻まで電池５２が持続するか否かを計算する。この電池５２の持続の計算は、把握される電池５２の容量と、ユーザの使用態様の予測とから計算できる。この電池５２の容量は、例えば、電池５２に対する充電電流値から算出することが可能である。
【００３６】
計算の結果、電池５２が持続しない場合には、サブ回路＃６のスイッチ(ＳＷ２)をオンし、このサブ回路＃６にＡＣアダプタ５１から電力を供給するようにする。この結果、電池５２の放電電流が小さくなり、電池５２の持続時間が長くなる。かかる状態でも電池５２が持続しない場合には、更にサブ回路＃７およびサブ回路＃８のスイッチ(ＳＷ３)をオンし、サブ回路＃７およびサブ回路＃８にＡＣアダプタ５１から電力を供給する。以下、この処理を繰り返すことにより、電池５２がピーク電力削減停止時刻まで持続するように各スイッチ(ＳＷ２〜ＳＷ４)を設定することができ、この期間の商用電力の使用を最小限にすることができる。
【００３７】
図３は、図２に示す回路を用いた本実施の形態における処理を示すフローチャートである。図３に示す処理を説明すると、まず、例えば１３時から１６時までのピーク電力削減時間が設定されている場合に、ピーク電力削減開始時刻(１３時)であるか否かが判断され(ステップ１０１)、この時刻に達するまで待機する。ピーク電力削減開始時刻に達した場合に、エンベデッドコントローラ４１は、ＳＷ１〜ＳＷ４のスイッチをオフ(ＯＦＦ)し(ステップ１０２)、ＡＣアダプタ５１からの電力供給を停止した後、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定する(ステップ１０３)。次に、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１０４)。この算出により、停止時刻(例えば１６時)まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１０５)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻(例えば１６時)か否かが判断され(ステップ１０６)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１０３からの処理を実行する。停止時刻に達している場合には、処理を終了する。
【００３８】
ステップ１０５にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)をオン(ＯＮ)する(ステップ１１１)。即ち、サブ回路＃６については、ＡＣアダプタ５１からの電力供給を受ける。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ１１２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１１３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１１４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ１１５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１１２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００３９】
ステップ１１４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)のオンに加え、スイッチ(ＳＷ３)をオンする(ステップ１２１)。この状態にて、スイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ４)はＯＦＦであり、サブ回路＃６〜サブ回路＃８についてはＡＣアダプタ５１から電力の供給を受ける。このとき、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ１２２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１２３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１２４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ１２５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１２２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４０】
同様に、ステップ１２４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)を残し、他のスイッチ(ＳＷ２〜ＳＷ４)を全てオンする(ステップ１３１)。この結果、サブ回路＃６〜サブ回路＃１０に対してＡＣアダプタ５１から電力が供給されることになる。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ１３２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１３３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１３４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ１３５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１３２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。ステップ１３４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断された場合には、ピーク電力削減のための動作を止めて、全てのスイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ４)をオンし(ステップ１３６)、ＡＣアダプタ５１から全てのサブ回路(＃１〜＃１０)に対して電力を供給するように構成して、処理を終了する。
【００４１】
このように本実施の形態では、例えば設定したピーク電力削減開始時刻(１３時)になると、ＡＣアダプタ５１駆動から電池５２駆動に移行する。このとき、電池５２の残容量と電池５２の電力供給値とから残り動作時間が算出される。残り動作時間がピーク電力削減停止時刻(１６時)に満たない場合、サブ回路＃６だけはＡＣアダプタ５１から電力の供給を受けるといった「第１のデュアルモード」に移行する。この「第１のデュアルモード」にて電池５２の残容量と電力供給値とから残り動作時間が算出され、ピーク電力削減停止時刻まで電池５２が持続するか否かが調べられる。電池５２が持続しない場合には、例えばサブ回路＃７およびサブ回路＃８もＡＣアダプタ５１から電力の供給を受けるといった「第２のデュアルモード」に移行する。以下、第３、第４…と移行することが可能である。このような操作を繰り返すことによって、電池５２をピーク電力削減停止時刻まで持続させることが可能となる。
【００４２】
次に、図２および図３を用いて説明した実施の形態をノートＰＣに適用するときの具体例について説明する。
図４は、本実施の形態に対してノートＰＣのサブシステムを例に挙げて説明するための図である。図４に示す例では、＋５Ｖを供給するＤＣ/ＤＣコンバータ５５−５には、サブシステムであるＨＤＤ３１およびＣＤ−ＲＯＭドライブ３２が接続されている。また、＋３.３Ｖを供給するＤＣ/ＤＣコンバータ５５−６には、サブシステムであるメモリ(Memory)３４、ＰＣカード２４、チップセットその他３５が接続されている。一方、デュアルモードとして動作するＬＣＤ１８のインバータ３６は、ＡＣアダプタ５１からの電力供給をスイッチ(ＳＷ２)によって切り換えられる。また、デュアルモードとして動作するＣＰＵ１１は、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５−７から＋１.３Ｖが供給され、このＤＣ/ＤＣコンバータ５５−７に対するＡＣアダプタ５１からの電力供給は、スイッチ(ＳＷ３)にて切り換えられる。このスイッチ(ＳＷ２)およびスイッチ(ＳＷ３)は、エンベデッドコントローラ４１によって制御される。
【００４３】
図４に示す回路構成では、インバータ３６およびＣＰＵ１１の電力源を選択可能とし、図６に示すように、ユーザによるピーク電力削減モードの設定を行うことが可能である。この図６は、ユーザによる動作モード設定が可能なモード設定画面を示した図であり、設定できるインバータ３６およびＣＰＵ１１に対し、複数のピーク電力削減モードからユーザが希望する動作モードを選定することができる。図６に示す例では、ピーク電力削減時間帯において、インバータ３６として「電池駆動またはＡＣアダプタ駆動」を設定し、ＣＰＵ１１として「電池駆動またはＡＣアダプタ駆動、低速モード有り」が設定された状態を示している。
【００４４】
次に、図４の回路構成において、図６の設定がなされた場合の処理を説明する。
図５は、ノートＰＣに本実施の形態を適用した場合の処理を示すフローチャートである。まず、例えば１３時から１６時までのピーク電力削減時間帯が設定されている場合に、ピーク電力削減開始時刻(１３時)であるか否かが判断され(ステップ２０１)、この時刻に達するまで待機する。ピーク電力削減開始時刻に達した場合に、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ３)をオフ(ＯＦＦ)し、ＣＰＵ１１を通常スピードとする(ステップ２０２)。尚、ここで用いられるＣＰＵ１１は、モードコントロールを可能としており、例えば通常モードと低速モード(ローパワーモード(Low Power Mode))で動作させることが可能である。ＣＰＵ１１の動作スピードを遅くする方法としては、例えば、米インテル社のSpeedStep技術(プロセッサの動作周波数と動作電圧を低くする)や、スロットリング技術(プロセッサを定期的にオン/オフ動作させることにより、擬似的に動作周波数を落とす方法)がある。ＣＰＵ１１を低速モードで動作させることで、例えば、ＣＰＵ１１のクロックが通常８５０ＭＨｚに対して７５０ＭＨｚに、ＣＰＵ１１の電圧を通常１.６Ｖに対して例えば１.３５Ｖ程度に下げることができる。
【００４５】
ステップ２０２によってＡＣアダプタ５１からの電力供給を停止した後、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定する(ステップ２０３)。次に、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２０４)。この算出により、停止時刻(例えば１６時)まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２０５)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻(例えば１６時)か否かが判断され(ステップ２０６)、停止時刻に達していない場合には、ステップ２０３からの処理を実行する。停止時刻に達している場合には、処理を終了する。
【００４６】
ステップ２０５にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)をオン(ＯＮ)し(ステップ２１１)、インバータ３６については、電池５２から電力を供給するのではなく、ＡＣアダプタ５１から電力を供給する。即ち、図６に示す設定画面にて、ユーザがインバータ３６およびＣＰＵ１１について電力源を選択可能としていることから、ここでは、インバータ３６について電力源を電力供給源であるＡＣアダプタ５１に変更し、電池５２の消費電力を削減する。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ２１２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２１３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２１４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ２１５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ２１２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４７】
ステップ２１４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)のオンに加え、更にＣＰＵ１１を低速モードとし(ステップ２２１)、電池５２の消費電力を小さくする。そして再度、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ２２２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２２３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２２４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ２２５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ２２２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４８】
更に、ステップ２２４にて、この状態でも停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)はオフのままで、スイッチ(ＳＷ２)およびスイッチ(ＳＷ３)をオンとし、ＣＰＵ１１を通常のスピードに戻す(ステップ２３１)。この結果、インバータ３６およびＣＰＵ１１に対してＡＣアダプタ５１から電力が供給されることとなる。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ２３２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２３３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２３４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断される(ステップ２３５)。停止時刻に達していない場合には、ステップ２３２からの処理が実行され、停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４９】
ステップ２３４にて、この状態でも停止時刻まで電池５２が持続しないと判断された場合には、電池５２の残容量が少ないためにピーク電力削減モードを実施することができない状態と判断し、ピーク電力削減のための動作を止めて、全てのスイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ３)をオンし(ステップ２３６)、通常の動作に戻り、ＡＣアダプタ５１から全てのサブシステムに対して電力を供給するように構成して、処理を終了する。以上のフローにより、ピーク電力削減モードにおいてノートＰＣ内部の各サブ回路を最適な電力源にて駆動させることができ、この期間における商用電力の使用を最小限にすることができる。
【００５０】
次に、単に電池５２駆動モードにしただけでは電池５２が十分な時間持続しない場合に、電池５２を３時間程度持続させるためのシナリオを、この図５に示すフローチャートをもとに説明する。まず、ここでは、電池５２の容量を４０Ｗｈとし、各サブシステムの典型的な電力を以下に示すものとする。
ＨＤＤ３１…０.８Ｗ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３２…１.０Ｗ、
メモリ３４…１.２Ｗ、ＰＣカード２４…２.０Ｗ、
チップセットその他３５…４.０Ｗ、インバータ３６…５Ｗ、
ＣＰＵ１１…６Ｗ(通常スピード)/２Ｗ(低速モード)
【００５１】
図５のフローチャートで示したように、まず、ピーク電力削減開始時刻になると、全て電池５２で動作させる。このとき、システムの全消費電力は２０Ｗなので、２.０時間(＝４０Ｗｈ/２０Ｗ)の動作時間と計算される。ここで、電池５２を３時間持続させるために、まず、インバータ３６の電力をＡＣアダプタ５１から供給するように切り換える。すると、電池５２で消費する電力は１５Ｗ(＝２０Ｗ−５Ｗ)となり、持続時間は２.７時間(＝４０Ｗｈ/１５Ｗｈ)となる。まだ３時間に達しないので、次にＣＰＵ１１を低速モードにする。この結果、電池５２で消費する電力は、１１Ｗ(＝１５Ｗ−４Ｗ)となり、持続時間は３.６時間(＝４０Ｗｈ/１１Ｗ)となって３時間を超える。したがって、ピーク電力削減終了時刻になるまでこの状態で駆動し、終了時刻になったら元の動作状態に戻すことで、商用電源からの電力消費を抑えた状態にて、電池５２を必要な時間、持続させることが可能となる。
【００５２】
次に、動作状態を切り換えていくときのプライオリティに関して説明する。
本実施の形態では、顧客にできるだけ気がつかないような動作モードで、かつ電池５２の駆動時間を延ばす(電池５２の消費電力削減)効果の大きいモードにプライオリティを置いて動作モードを切り換えていく。ここでも図５に示す具体例で述べた各段階に基づいて説明する。
【００５３】
まず第１段階では、インバータ３６への電力供給を電池５２からＡＣアダプタ５１の駆動に変更する。ＬＣＤ１８におけるパネルの輝度を同じに維持すれば、ユーザは動作状態が変わったことに全く気づかず、また、電池５２の消費電力を５Ｗ削減することが可能である。
【００５４】
次に、第２段階では、ＣＰＵ１１を低速モード(例えば、インテル社のSpeedStepをLow Powerモード)にする。このとき、ユーザは、ほとんどＣＰＵ１１のパフォーマンスが落ちたことに気づかず、その一方で、電池５２の消費電力は４Ｗ削減される。
【００５５】
次の第３段階では、ＣＰＵ１１を電池５２の駆動からＡＣアダプタ５１の駆動に切り換える。ここで、通常動作モード(例えば、インテル社のSpeedStepをHigh Performanceモード)のまま切り換えると、ユーザは動作状態が変わったことに全く気づかず、また、電池５２の消費電力を２Ｗ削減することができる。以上のようなシナリオにて、図５に示す処理を実行することが可能である。
【００５６】
次に、図５に示す処理とは異なり、デフォルトはＡＣアダプタ５１の駆動とし、徐々に電池５２の駆動を増やしていくシナリオについて説明する。尚、各サブシステムの電力は、前述した値であるものとして説明する。
【００５７】
まず始めは、全てＡＣアダプタ５１でシステムを駆動する。ピーク電力削減開始時刻(例えば１３時)になると、第１段階として、インバータ３６とＣＰＵ１１以外の回路を電池５２で駆動するようにする。即ち、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)をオフとし、スイッチ(ＳＷ２)およびスイッチ(ＳＷ３)をオンにする。このとき、電池５２の駆動時間は、計算により４.４時間(＝４０Ｗｈ/９Ｗ)となり、充分に３時間以上、持続させることができる。
【００５８】
次に、第２段階として、更にＣＰＵ１１を電池５２で駆動するようにする。即ち、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ３)をオフとし、スイッチ(ＳＷ２)をオンとする。このとき、電池５２の駆動時間は、計算によって２.７時間(＝４０Ｗｈ/１５Ｗ)となり、３時間未満になってしまう。
【００５９】
そこで、第３段階として、ＣＰＵ１１を電池５２からの駆動のまま、低速モードにする。即ち、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ３)がオフとなり、スイッチ(ＳＷ２)がオンになった状態にて、ＣＰＵ１１が低速モードとなる。このとき、電池５２の駆動時間は、計算により３.６時間(＝４０Ｗ/１１Ｗ)となり、３時間以上、持続させることができる。
【００６０】
次に、第４段階として、更にインバータ３６を電池５２駆動とする。即ち、エンベデッドコントローラ４１により全てのスイッチ(ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３)をオフとする。このとき、電池５２の駆動時間は、計算により２.５時間(＝４０Ｗ/１６Ｗ)となり、３時間未満になってしまう。
【００６１】
そこで、第５段階では、上述の第４段階が３時間未満なので、第３段階の状態に戻す操作が行われる。即ち、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ３)をオフとし、スイッチ(ＳＷ２)をオンとする。ピーク電力削減終了時刻(例えば１６時)になるまで、この第５段階の状態が維持され、ピーク電力削減終了時刻になったら、元の駆動状態に戻される。
【００６２】
以上のような第１段階〜第５段階のステップを行うことにより、デフォルトはＡＣアダプタ５１駆動とした場合であっても、ピーク電力削減時間に合わせて電池５２駆動を併用させ、結果として商用電力の使用を軽減することが可能となる。尚、図４に示す回路では、電流測定回路６１を電池５２の出力側に設け、電池５２の放電電流を測定して必要な消費電力を求めていた。しかしながら、上述の第１段階〜第５段階のステップを行う際には、ＡＣアダプタ５１の出力側に電流測定回路６１を設け、エンベデッドコントローラ４１によりＡＣアダプタ５１から供給される電流値を測定して、必要な消費電力を求めるように構成することが好ましい。
【００６３】
このように、本実施の形態では、電力供給モードである電池５２の駆動、ＡＣアダプタ５１の駆動に加えて、電池５２とＡＣアダプタ５１との両電源から電力を供給することのできるデュアルモードを設けた。このデュアルモードにおいては、例えばＡＣアダプタ５１からの供給を停止する停止時刻まで電池５２が持続できるか否か等により、電気回路の各サブシステムに供給する電力源を選択可能としており、電力供給源であるＡＣアダプタ５１および電池５２の消費電力を最適化することが可能である。
【００６４】
尚、上述したシナリオは全て、その説明を簡略化するために、電池５２をある一定時間(上述の例では３時間)以上、駆動できるような状態となったら、ピークシフト終了時刻(例えば１６時)までこの状態を維持するように記述した。しかしながら、通常では、ユーザの使い方によって消費電力が変化することから、最初に３時間以上持続すると計算された場合であっても、実際の駆動時間は３時間未満になってしまう場合がある。かかる問題に対処するために、電池５２の残容量と消費電力(または消費電流)との関係から、設定された終了時刻まで電池５２が持続するか否かを定期的(例えば１０分ごと)に計算し、持続しないようであれば、更に最適な駆動状態に遷移させることが好ましい。
【００６５】
また、本実施の形態では、ピークシフト時間を例として、その間における商用電力からの消費を低減する場合を例に挙げて説明したが、この例に限らず、その他、任意の使用態様にて、本実施の形態におけるデュアルパワーモードを利用することができる。更に、上述の説明では、ＡＣアダプタ５１と電池５２とから電力の供給を受けるノートＰＣを例に挙げて説明したが、この態様に限るものではなく、商用電源に接続される電力供給源と電池５２との両者から電力の供給を受ける電気機器(電子機器)に広く適用できることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、商用電源に接続される電力供給源と電池との消費電力を最適化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態が適用される電気機器であ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】 本実施の形態が適用される電源供給回路の回路構成を示した図である。
【図３】 図２に示す回路を用いた本実施の形態における処理を示すフローチャートである。
【図４】 本実施の形態に対してノートＰＣのサブシステムを例に挙げて説明するための図である。
【図５】 ノートＰＣに本実施の形態を適用した場合の処理を示すフローチャートである。
【図６】 ユーザによるモード設定が可能なモード設定画面を示した図である。
【図７】 ノートＰＣにおける従来の典型的な回路構成を示した図である。
【符号の説明】
１０…コンピュータシステム、１１…ＣＰＵ、２４…ＰＣカード、３１…ＩＤＥハードディスクドライブ(ＨＤＤ)、３２…ＣＤ−ＲＯＭドライブ、３４…メモリ(Memory)、３５…チップセットその他、３６…インバータ、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…電池、５５…ＤＣ/ＤＣコンバータ、６１…電流測定回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣアダプタ等の電力供給源と充電の後に放電する電池とを接続可能に構成された電気機器等に係り、より詳しくは、ＡＣアダプタ等の電力供給源と電池との両電源から電力を供給することのできる電気機器等に関する。
【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)に代表される情報端末機器や、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等のパーソナル機器、各種携帯型オーディオ機器、ビデオカメラ等の各種電気機器では、例えばＡＣアダプタからの電力供給等、商用電源から直接電力を供給する場合の他、充放電を繰り返しながら何度も使用できる電池(蓄電池、２次電池、バッテリ)からの電力供給が行われている。この電池としては、比較的容量も大きく価格も安いニッケル水素電池(ＮｉＭＨ電池)やニッケルカドミウム電池(ニッカド電池)が採用されている。また、ニッケルカドミウム電池に比べて単位重量あたりのエネルギ密度の高いリチウムイオン電池、液体の電解質を利用せずに固体のポリマーを用いるリチウムポリマー電池などが存在する。
【０００３】
図７は、ノートＰＣにおける従来の典型的な回路構成を示した図である。商用電源に接続されて電力を供給するＡＣアダプタ５０１と、充電の後に放電されて電力を供給する電池５０２とが本体側に接続され、この本体側では、サブ回路＃１〜サブ回路＃５が、各電源から直接、またはＤＣ/ＤＣコンバータ５０５やＤＣ/ＤＣコンバータ５０６を介して接続されている。このとき、エンベデッドコントローラ５０３がＣＴＲＬ１信号を制御して、ＡＣアダプタ５０１の駆動と電池５０２の駆動とが選択的に実行される。即ち、ＣＴＲＬ１信号をオンすると、スイッチ(ＳＷ１)がオンされ、ＡＣアダプタ５０１が本体側と接続される。このとき、電池５０２の電圧に比べてＡＣアダプタ５０１の電圧の方が高いことから、ＡＣアダプタ５０１から本体側に対して電力が供給される。一方、ＣＴＲＬ１信号がオープン(オフ)になると、ＡＣアダプタ５０１が接続された状態であっても電池５０２から電力が供給される。このように従来方式の回路構成では、ＡＣアダプタ５０１駆動と電池５０２駆動との２つの動作モードだけを備えており、これらの動作モードが選択的に実行されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、例えば、クーラー使用による電力が急増する真夏の午後等、電力需要の極端に大きい時間帯にピーク電力の削減を行うための「ピークシフト」の必要性が叫ばれている。このピーク電力に対応するためには、電力会社も設備投資を余儀なくされ、できるだけ電力の負荷を平準化することが望まれている。ここで「ピークシフト」の策として、例えば、電力需要の大きい時間帯(例えば１３時から１６時までの３時間)に、ＡＣアダプタ５０１を用いた商用電源からの電力供給を停止し、電池５０２からの電力供給だけで電気機器を動作させるように構成すれば、電力需要の極端に大きい時間帯におけるピーク電力を削減することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、例えばノートＰＣを使用する顧客の使用状況を観察すると、１時間程度で電池５０２の容量を使い果たしてしまう場合がある。かかる場合に、電池５０２を使い果たした後には、ＡＣアダプタ５０１から電力を供給することになるので、ピーク電力の削減効果が出るのは１３時から１４時までの１時間だけとなる。
【０００６】
このように電力削減効果が希望する時間帯まで持続できない場合に、例えば、本体側のＣＰＵの動作速度を落とすことや、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)の輝度を下げるなどのパワーマネージメント機能を働かせる方法も考えられる。しかし、ＣＰＵの動作速度を落とすことやＬＣＤの輝度を下げることは、顧客の用途によっては適さない場合が多い。また、従来のパワーマネージメント機能では電力を十分に下げることができないことから、電池５０２の持続時間を十分に長く延ばすことができないという問題点がある。
【０００７】
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、商用電源に接続される電力供給源と電池との消費電力を最適化することを主たる目的とする。
また他の目的は、各電力源からの消費電力の最適化により、環境問題や電力問題に配慮した電気機器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明が適用される電気機器は、電力を消費する本体と、商用電源からこの本体に対して電力を供給する電力供給源と、充電および放電を行って本体に対して電力を供給する電池とを備え、本体を構成する複数のサブシステムの中から、所定のサブシステムについては電力供給源を駆動電源とし、同時に他のサブシステムについては電池を駆動電源とすることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明が適用される電気機器は、本体を構成する複数のサブシステムと、この複数のサブシステムに対して電力供給源からの電力供給または電池からの電力供給を切り換えるスイッチング手段と、複数のサブシステム中から所定のサブシステムについては電力供給源から電力を供給し、他のサブシステムについては電池から電力を供給するようにスイッチング手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
ここで、この制御手段は、所定の期間における電池の持続状態を検出し、検出された持続状態に基づいて、所定の時刻に達した時点で複数のサブシステムに対して電池から電力を供給するようにスイッチング手段を切り換え、電力供給源から電力を供給すべきサブシステムを持続状態に応じて段階的に決定することを特徴とすれば、例えば電池の容量と電力の消費状態とに応じて、ピーク電力の削減を実行できる点で好ましい。
【００１１】
一方、本発明が適用されるコンピュータ装置は、電力の供給を受けるシステム本体と、このシステム本体に接続可能に構成され、商用電源からシステム本体に電力を供給するＡＣアダプタと、このシステム本体に接続可能に構成され、充電の後に放電を行ってシステム本体に電力を供給する電池と、ＡＣアダプタと電池とがシステム本体に接続される状態にて、所定の条件に基づいてＡＣアダプタからの電力供給を抑制するためのコントローラとを備えたことを特徴としている。この電力供給の抑制は、ＡＣアダプタと電池との両者から電力を供給される状態にて、ＡＣアダプタからの電力供給を減らすように実行される。
【００１２】
また、他の観点から把えると、本発明が適用されるコンピュータ装置は、システム本体を構成する所定のサブシステムに対し、商用電源からの電力供給を抑制するピーク電力削減時間帯における動作モードを設定する設定手段と、この設定手段による設定に基づいて、ピーク電力削減時間帯におけるサブシステムへの電力供給を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
ここで、この設定手段は、ピーク電力削減時間帯にサブシステムの１つであるＣＰＵに対し、電池から電力を供給する第１の動作モード、または電力供給源および電池から電力を供給する第２の動作モードの何れかを設定することを特徴とすれば、例えばユーザが希望する動作モードに応じてＣＰＵの動作を制御できる点で優れている。更に、この設定手段は、ＣＰＵに対して低速モードで動作させるか否かを設定することを特徴とすれば、ピーク電力削減時間帯に電池の持続状態を適切に制御することができる点で好ましい。
【００１４】
また、本発明は、商用電源に接続される電力供給源と充放電を行う電池とが本体に接続された状態にて、この本体に対して電力の供給を行うための電力供給方法であって、本体を構成する所定のサブシステムについて電力供給源から電力を供給し、所定のサブシステムについて電力供給源から電力を供給している間、本体を構成する他のサブシステムについて電池から電力を供給することを特徴としている。
【００１５】
更に本発明が適用される電力供給方法は、商用電源に対するピーク電力削減のための時刻に達したか否かを判断し、このピーク電力削減のための時刻に達した場合に、本体を構成する所定のサブシステムについては電池から電力を供給し、本体を構成する他のサブシステムについては電力供給源から電力を供給することを特徴としている。
【００１６】
ここで、このピーク電力削減の停止時刻まで電池の容量が持続するか否かを判断し、持続しないと判断される場合には、電力供給源から電力が供給されるサブシステムの数を増やすことを特徴とすれば、ピーク電力削減の停止時刻まで電池の容量を使い果たしてしまう問題に対応可能である。ここで、電力供給源から電力が供給されるサブシステムの数を増やすこととは、例えば、最初はＬＣＤのインバータに対して電力供給源から電力を供給し、その後、必要に応じてＣＰＵに対して電力供給源から電力を供給する等である。
【００１７】
【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。
図１は、本実施の形態が適用される電気機器であ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。
【００１８】
図１に示すコンピュータシステム１０において、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の制御下でユーティリティプログラムの他、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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変換を行うＡＣアダプタ５１、充放電を繰り返して使用されるニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等からなるバッテリ(２次電池)としての電池５２、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。この電池５２は、内部にＣＰＵを備えていない所謂ダム電池の他、内部にＣＰＵを備え、例えばＳＢＳ(Smart Battery System)に準拠してエンベデッドコントローラ４１(後述)と通信を行うインテリジェント電池である場合もある。本実施の形態では、電池５２は、例えばバッテリパックとして、ノートＰＣのシステム本体に取り付け／取り外しが可能となるように構成されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ここで、本実施の形態が適用されるコンピュータシステム１０は、「ピークシフト機能(ピーク電力削減機能)」に対応することができる。これは、例えば真夏の午後(例えば１３時〜１６時)等、極端に電力需要が増す時間帯に、商用電源からの電力使用を抑制するものである。かかる目的のもと、例えば、ユーザによる設定やシステム内部のプログラム等によって、極端に電力需要が増す上記時間帯について、時間を定めて商用電源からの電源供給ラインを用いた電力供給(ＡＣアダプタ５１からの電力供給)を停止し、電池５２からの電力供給に切り換えることが可能である。
【００３１】
尚、電力供給源であるＡＣアダプタ５１は、例えばノートＰＣ等の電気機器では、本体システムであるコンピュータシステム１０を内蔵する機器の外部に設けられるのが一般的であるが、電気機器の筐体内部に設けられる場合もある。本体システムとしては、例えばケーブルのコネクタを挿脱着可能なＡＣインレットやＤＣインレットが設けられる構成が考えられる。このＡＣインレットやＤＣインレットは、例えばＡＣアダプタ５１が外部にある場合にはＡＣアダプタ５１に接続されたケーブルから出るコネクタを挿脱着可能に構成され、例えばＡＣアダプタ５１が本体システムの内部にある場合には、商用電源から直接接続されるコネクタを挿脱着可能に構成される。また、電池５２は、電池パックとして本体システムに対して取り外しが自由であるものの他、電気機器の筐体内部に設けられ、取り外しが可能となるように構成されている場合もある。
【００３２】
次に、本実施の形態が適用される電源供給回路について説明する。
図２は、本実施の形態が適用される電源供給回路の回路構成を示した図である。ここでは、本体システムを構成する各サブシステムとして、サブ回路(Sub-Circuit)＃１〜サブ回路＃１０が示され、また、電池５２からの放電電流を測定する電流測定回路６１を備えている。サブ回路＃１〜サブ回路＃１０は、ＡＣアダプタ５１または電池５２に直接接続されて電源が供給される場合の他、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５(５５−１〜５５−４)を経由して電源が供給される。図２に示す例では、サブ回路＃１およびサブ回路＃６がＡＣアダプタ５１または電池５２に直接接続されている。また、サブ回路＃２とサブ回路＃３がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−１を介して、サブ回路＃４とサブ回路＃５がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−２を介して、サブ回路＃７とサブ回路＃８がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−３を介して、サブ回路＃９とサブ回路＃１０がＤＣ/ＤＣコンバータ５５−４を介して、ＡＣアダプタ５１または電池５２に接続される。
【００３３】
尚、サブ回路＃６〜サブ回路＃１０である５つのサブシステムは、電力供給の際の事情によって、段階的にＡＣアダプタ５１または電池５２から電力を供給することが可能である。また、エンベデッドコントローラ４１が自ら備えるまたは他に設けられたメモリには、後述するピーク電力削減時間の情報が格納されており、エンベデッドコントローラ４１が自ら備える、または他に備えられた時計に基づいて、各制御が実行される。
【００３４】
この図２に示す回路において、電池５２の電圧よりも電力供給源であるＡＣアダプタ５１の電圧の方が高いと仮定する。エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ１)をオンすると、サブ回路＃１〜サブ回路＃５に電力を供給するのは、電圧の高いＡＣアダプタ５１であり、スイッチ(ＳＷ１)がオフのときは電池５２から電力が供給される。エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ２)をオンすると、サブ回路＃６にＡＣアダプタ５１から電力が供給され、スイッチ(ＳＷ２)がオフのときは電池５２から電力が供給される。同様に、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ３)をオンすると、サブ回路＃７、サブ回路＃８にＡＣアダプタ５１から電力が供給され、スイッチ(ＳＷ３)がオフのときは電池５２から電力が供給される。また、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ４)をオンすると、サブ回路＃９、サブ回路＃１０にＡＣアダプタ５１から電力が供給され、スイッチ(ＳＷ４)がオフのときは電池５２から電力が供給される。
【００３５】
ここで、例えば真夏の午後等、極端に電力需要が増す時間帯であるピーク電力削減時間帯は、電池５２からできるだけ電力を供給し、電力供給源であるＡＣアダプタ５１からの電力供給を抑制し、ＡＣアダプタ５１からの電力供給を極力小さくしたい。そこで、まず始めは電池５２だけでシステムに電力を供給し、電流測定回路６１によって測定される電池５２の放電電流の値から、ピーク電力削減停止時刻まで電池５２が持続するか否かを計算する。この電池５２の持続の計算は、把握される電池５２の容量と、ユーザの使用態様の予測とから計算できる。この電池５２の容量は、例えば、電池５２に対する充電電流値から算出することが可能である。
【００３６】
計算の結果、電池５２が持続しない場合には、サブ回路＃６のスイッチ(ＳＷ２)をオンし、このサブ回路＃６にＡＣアダプタ５１から電力を供給するようにする。この結果、電池５２の放電電流が小さくなり、電池５２の持続時間が長くなる。かかる状態でも電池５２が持続しない場合には、更にサブ回路＃７およびサブ回路＃８のスイッチ(ＳＷ３)をオンし、サブ回路＃７およびサブ回路＃８にＡＣアダプタ５１から電力を供給する。以下、この処理を繰り返すことにより、電池５２がピーク電力削減停止時刻まで持続するように各スイッチ(ＳＷ２〜ＳＷ４)を設定することができ、この期間の商用電力の使用を最小限にすることができる。
【００３７】
図３は、図２に示す回路を用いた本実施の形態における処理を示すフローチャートである。図３に示す処理を説明すると、まず、例えば１３時から１６時までのピーク電力削減時間が設定されている場合に、ピーク電力削減開始時刻(１３時)であるか否かが判断され(ステップ１０１)、この時刻に達するまで待機する。ピーク電力削減開始時刻に達した場合に、エンベデッドコントローラ４１は、ＳＷ１〜ＳＷ４のスイッチをオフ(ＯＦＦ)し(ステップ１０２)、ＡＣアダプタ５１からの電力供給を停止した後、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定する(ステップ１０３)。次に、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１０４)。この算出により、停止時刻(例えば１６時)まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１０５)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻(例えば１６時)か否かが判断され(ステップ１０６)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１０３からの処理を実行する。停止時刻に達している場合には、処理を終了する。
【００３８】
ステップ１０５にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)をオン(ＯＮ)する(ステップ１１１)。即ち、サブ回路＃６については、ＡＣアダプタ５１からの電力供給を受ける。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ１１２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１１３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１１４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ１１５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１１２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００３９】
ステップ１１４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)のオンに加え、スイッチ(ＳＷ３)をオンする(ステップ１２１)。この状態にて、スイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ４)はＯＦＦであり、サブ回路＃６〜サブ回路＃８についてはＡＣアダプタ５１から電力の供給を受ける。このとき、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ１２２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１２３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１２４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ１２５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１２２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４０】
同様に、ステップ１２４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)を残し、他のスイッチ(ＳＷ２〜ＳＷ４)を全てオンする(ステップ１３１)。この結果、サブ回路＃６〜サブ回路＃１０に対してＡＣアダプタ５１から電力が供給されることになる。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ１３２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ１３３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ１３４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ１３５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ１３２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。ステップ１３４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断された場合には、ピーク電力削減のための動作を止めて、全てのスイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ４)をオンし(ステップ１３６)、ＡＣアダプタ５１から全てのサブ回路(＃１〜＃１０)に対して電力を供給するように構成して、処理を終了する。
【００４１】
このように本実施の形態では、例えば設定したピーク電力削減開始時刻(１３時)になると、ＡＣアダプタ５１駆動から電池５２駆動に移行する。このとき、電池５２の残容量と電池５２の電力供給値とから残り動作時間が算出される。残り動作時間がピーク電力削減停止時刻(１６時)に満たない場合、サブ回路＃６だけはＡＣアダプタ５１から電力の供給を受けるといった「第１のデュアルモード」に移行する。この「第１のデュアルモード」にて電池５２の残容量と電力供給値とから残り動作時間が算出され、ピーク電力削減停止時刻まで電池５２が持続するか否かが調べられる。電池５２が持続しない場合には、例えばサブ回路＃７およびサブ回路＃８もＡＣアダプタ５１から電力の供給を受けるといった「第２のデュアルモード」に移行する。以下、第３、第４…と移行することが可能である。このような操作を繰り返すことによって、電池５２をピーク電力削減停止時刻まで持続させることが可能となる。
【００４２】
次に、図２および図３を用いて説明した実施の形態をノートＰＣに適用するときの具体例について説明する。
図４は、本実施の形態に対してノートＰＣのサブシステムを例に挙げて説明するための図である。図４に示す例では、＋５Ｖを供給するＤＣ/ＤＣコンバータ５５−５には、サブシステムであるＨＤＤ３１およびＣＤ−ＲＯＭドライブ３２が接続されている。また、＋３.３Ｖを供給するＤＣ/ＤＣコンバータ５５−６には、サブシステムであるメモリ(Memory)３４、ＰＣカード２４、チップセットその他３５が接続されている。一方、デュアルモードとして動作するＬＣＤ１８のインバータ３６は、ＡＣアダプタ５１からの電力供給をスイッチ(ＳＷ２)によって切り換えられる。また、デュアルモードとして動作するＣＰＵ１１は、ＤＣ/ＤＣコンバータ５５−７から＋１.３Ｖが供給され、このＤＣ/ＤＣコンバータ５５−７に対するＡＣアダプタ５１からの電力供給は、スイッチ(ＳＷ３)にて切り換えられる。このスイッチ(ＳＷ２)およびスイッチ(ＳＷ３)は、エンベデッドコントローラ４１によって制御される。
【００４３】
図４に示す回路構成では、インバータ３６およびＣＰＵ１１の電力源を選択可能とし、図６に示すように、ユーザによるピーク電力削減モードの設定を行うことが可能である。この図６は、ユーザによる動作モード設定が可能なモード設定画面を示した図であり、設定できるインバータ３６およびＣＰＵ１１に対し、複数のピーク電力削減モードからユーザが希望する動作モードを選定することができる。図６に示す例では、ピーク電力削減時間帯において、インバータ３６として「電池駆動またはＡＣアダプタ駆動」を設定し、ＣＰＵ１１として「電池駆動またはＡＣアダプタ駆動、低速モード有り」が設定された状態を示している。
【００４４】
次に、図４の回路構成において、図６の設定がなされた場合の処理を説明する。
図５は、ノートＰＣに本実施の形態を適用した場合の処理を示すフローチャートである。まず、例えば１３時から１６時までのピーク電力削減時間帯が設定されている場合に、ピーク電力削減開始時刻(１３時)であるか否かが判断され(ステップ２０１)、この時刻に達するまで待機する。ピーク電力削減開始時刻に達した場合に、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ３)をオフ(ＯＦＦ)し、ＣＰＵ１１を通常スピードとする(ステップ２０２)。尚、ここで用いられるＣＰＵ１１は、モードコントロールを可能としており、例えば通常モードと低速モード(ローパワーモード(Low Power Mode))で動作させることが可能である。ＣＰＵ１１の動作スピードを遅くする方法としては、例えば、米インテル社のSpeedStep技術(プロセッサの動作周波数と動作電圧を低くする)や、スロットリング技術(プロセッサを定期的にオン/オフ動作させることにより、擬似的に動作周波数を落とす方法)がある。ＣＰＵ１１を低速モードで動作させることで、例えば、ＣＰＵ１１のクロックが通常８５０ＭＨｚに対して７５０ＭＨｚに、ＣＰＵ１１の電圧を通常１.６Ｖに対して例えば１.３５Ｖ程度に下げることができる。
【００４５】
ステップ２０２によってＡＣアダプタ５１からの電力供給を停止した後、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定する(ステップ２０３)。次に、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２０４)。この算出により、停止時刻(例えば１６時)まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２０５)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻(例えば１６時)か否かが判断され(ステップ２０６)、停止時刻に達していない場合には、ステップ２０３からの処理を実行する。停止時刻に達している場合には、処理を終了する。
【００４６】
ステップ２０５にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)をオン(ＯＮ)し(ステップ２１１)、インバータ３６については、電池５２から電力を供給するのではなく、ＡＣアダプタ５１から電力を供給する。即ち、図６に示す設定画面にて、ユーザがインバータ３６およびＣＰＵ１１について電力源を選択可能としていることから、ここでは、インバータ３６について電力源を電力供給源であるＡＣアダプタ５１に変更し、電池５２の消費電力を削減する。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ２１２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２１３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２１４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ２１５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ２１２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４７】
ステップ２１４にて、停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ２)のオンに加え、更にＣＰＵ１１を低速モードとし(ステップ２２１)、電池５２の消費電力を小さくする。そして再度、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ２２２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２２３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２２４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断され(ステップ２２５)、停止時刻に達していない場合には、ステップ２２２からの処理が実行される。停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４８】
更に、ステップ２２４にて、この状態でも停止時刻まで電池５２が持続しないと判断される場合には、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)はオフのままで、スイッチ(ＳＷ２)およびスイッチ(ＳＷ３)をオンとし、ＣＰＵ１１を通常のスピードに戻す(ステップ２３１)。この結果、インバータ３６およびＣＰＵ１１に対してＡＣアダプタ５１から電力が供給されることとなる。この状態にて、電流測定回路６１によって電池５２の放電電流を測定し(ステップ２３２)、電池５２の残容量と測定された放電電流値とから電池５２の持続時間を算出する(ステップ２３３)。この算出により、停止時刻まで電池５２が持続するか否かが判断され(ステップ２３４)、持続する場合にはピーク電力削減停止時刻か否かが判断される(ステップ２３５)。停止時刻に達していない場合には、ステップ２３２からの処理が実行され、停止時刻に達している場合には、処理が終了される。
【００４９】
ステップ２３４にて、この状態でも停止時刻まで電池５２が持続しないと判断された場合には、電池５２の残容量が少ないためにピーク電力削減モードを実施することができない状態と判断し、ピーク電力削減のための動作を止めて、全てのスイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ３)をオンし(ステップ２３６)、通常の動作に戻り、ＡＣアダプタ５１から全てのサブシステムに対して電力を供給するように構成して、処理を終了する。以上のフローにより、ピーク電力削減モードにおいてノートＰＣ内部の各サブ回路を最適な電力源にて駆動させることができ、この期間における商用電力の使用を最小限にすることができる。
【００５０】
次に、単に電池５２駆動モードにしただけでは電池５２が十分な時間持続しない場合に、電池５２を３時間程度持続させるためのシナリオを、この図５に示すフローチャートをもとに説明する。まず、ここでは、電池５２の容量を４０Ｗｈとし、各サブシステムの典型的な電力を以下に示すものとする。
ＨＤＤ３１…０.８Ｗ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３２…１.０Ｗ、
メモリ３４…１.２Ｗ、ＰＣカード２４…２.０Ｗ、
チップセットその他３５…４.０Ｗ、インバータ３６…５Ｗ、
ＣＰＵ１１…６Ｗ(通常スピード)/２Ｗ(低速モード)
【００５１】
図５のフローチャートで示したように、まず、ピーク電力削減開始時刻になると、全て電池５２で動作させる。このとき、システムの全消費電力は２０Ｗなので、２.０時間(＝４０Ｗｈ/２０Ｗ)の動作時間と計算される。ここで、電池５２を３時間持続させるために、まず、インバータ３６の電力をＡＣアダプタ５１から供給するように切り換える。すると、電池５２で消費する電力は１５Ｗ(＝２０Ｗ−５Ｗ)となり、持続時間は２.７時間(＝４０Ｗｈ/１５Ｗｈ)となる。まだ３時間に達しないので、次にＣＰＵ１１を低速モードにする。この結果、電池５２で消費する電力は、１１Ｗ(＝１５Ｗ−４Ｗ)となり、持続時間は３.６時間(＝４０Ｗｈ/１１Ｗ)となって３時間を超える。したがって、ピーク電力削減終了時刻になるまでこの状態で駆動し、終了時刻になったら元の動作状態に戻すことで、商用電源からの電力消費を抑えた状態にて、電池５２を必要な時間、持続させることが可能となる。
【００５２】
次に、動作状態を切り換えていくときのプライオリティに関して説明する。
本実施の形態では、顧客にできるだけ気がつかないような動作モードで、かつ電池５２の駆動時間を延ばす(電池５２の消費電力削減)効果の大きいモードにプライオリティを置いて動作モードを切り換えていく。ここでも図５に示す具体例で述べた各段階に基づいて説明する。
【００５３】
まず第１段階では、インバータ３６への電力供給を電池５２からＡＣアダプタ５１の駆動に変更する。ＬＣＤ１８におけるパネルの輝度を同じに維持すれば、ユーザは動作状態が変わったことに全く気づかず、また、電池５２の消費電力を５Ｗ削減することが可能である。
【００５４】
次に、第２段階では、ＣＰＵ１１を低速モード(例えば、インテル社のSpeedStepをLow Powerモード)にする。このとき、ユーザは、ほとんどＣＰＵ１１のパフォーマンスが落ちたことに気づかず、その一方で、電池５２の消費電力は４Ｗ削減される。
【００５５】
次の第３段階では、ＣＰＵ１１を電池５２の駆動からＡＣアダプタ５１の駆動に切り換える。ここで、通常動作モード(例えば、インテル社のSpeedStepをHigh Performanceモード)のまま切り換えると、ユーザは動作状態が変わったことに全く気づかず、また、電池５２の消費電力を２Ｗ削減することができる。以上のようなシナリオにて、図５に示す処理を実行することが可能である。
【００５６】
次に、図５に示す処理とは異なり、デフォルトはＡＣアダプタ５１の駆動とし、徐々に電池５２の駆動を増やしていくシナリオについて説明する。尚、各サブシステムの電力は、前述した値であるものとして説明する。
【００５７】
まず始めは、全てＡＣアダプタ５１でシステムを駆動する。ピーク電力削減開始時刻(例えば１３時)になると、第１段階として、インバータ３６とＣＰＵ１１以外の回路を電池５２で駆動するようにする。即ち、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)をオフとし、スイッチ(ＳＷ２)およびスイッチ(ＳＷ３)をオンにする。このとき、電池５２の駆動時間は、計算により４.４時間(＝４０Ｗｈ/９Ｗ)となり、充分に３時間以上、持続させることができる。
【００５８】
次に、第２段階として、更にＣＰＵ１１を電池５２で駆動するようにする。即ち、エンベデッドコントローラ４１は、スイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ３)をオフとし、スイッチ(ＳＷ２)をオンとする。このとき、電池５２の駆動時間は、計算によって２.７時間(＝４０Ｗｈ/１５Ｗ)となり、３時間未満になってしまう。
【００５９】
そこで、第３段階として、ＣＰＵ１１を電池５２からの駆動のまま、低速モードにする。即ち、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ３)がオフとなり、スイッチ(ＳＷ２)がオンになった状態にて、ＣＰＵ１１が低速モードとなる。このとき、電池５２の駆動時間は、計算により３.６時間(＝４０Ｗ/１１Ｗ)となり、３時間以上、持続させることができる。
【００６０】
次に、第４段階として、更にインバータ３６を電池５２駆動とする。即ち、エンベデッドコントローラ４１により全てのスイッチ(ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３)をオフとする。このとき、電池５２の駆動時間は、計算により２.５時間(＝４０Ｗ/１６Ｗ)となり、３時間未満になってしまう。
【００６１】
そこで、第５段階では、上述の第４段階が３時間未満なので、第３段階の状態に戻す操作が行われる。即ち、エンベデッドコントローラ４１によりスイッチ(ＳＷ１)およびスイッチ(ＳＷ３)をオフとし、スイッチ(ＳＷ２)をオンとする。ピーク電力削減終了時刻(例えば１６時)になるまで、この第５段階の状態が維持され、ピーク電力削減終了時刻になったら、元の駆動状態に戻される。
【００６２】
以上のような第１段階〜第５段階のステップを行うことにより、デフォルトはＡＣアダプタ５１駆動とした場合であっても、ピーク電力削減時間に合わせて電池５２駆動を併用させ、結果として商用電力の使用を軽減することが可能となる。尚、図４に示す回路では、電流測定回路６１を電池５２の出力側に設け、電池５２の放電電流を測定して必要な消費電力を求めていた。しかしながら、上述の第１段階〜第５段階のステップを行う際には、ＡＣアダプタ５１の出力側に電流測定回路６１を設け、エンベデッドコントローラ４１によりＡＣアダプタ５１から供給される電流値を測定して、必要な消費電力を求めるように構成することが好ましい。
【００６３】
このように、本実施の形態では、電力供給モードである電池５２の駆動、ＡＣアダプタ５１の駆動に加えて、電池５２とＡＣアダプタ５１との両電源から電力を供給することのできるデュアルモードを設けた。このデュアルモードにおいては、例えばＡＣアダプタ５１からの供給を停止する停止時刻まで電池５２が持続できるか否か等により、電気回路の各サブシステムに供給する電力源を選択可能としており、電力供給源であるＡＣアダプタ５１および電池５２の消費電力を最適化することが可能である。
【００６４】
尚、上述したシナリオは全て、その説明を簡略化するために、電池５２をある一定時間(上述の例では３時間)以上、駆動できるような状態となったら、ピークシフト終了時刻(例えば１６時)までこの状態を維持するように記述した。しかしながら、通常では、ユーザの使い方によって消費電力が変化することから、最初に３時間以上持続すると計算された場合であっても、実際の駆動時間は３時間未満になってしまう場合がある。かかる問題に対処するために、電池５２の残容量と消費電力(または消費電流)との関係から、設定された終了時刻まで電池５２が持続するか否かを定期的(例えば１０分ごと)に計算し、持続しないようであれば、更に最適な駆動状態に遷移させることが好ましい。
【００６５】
また、本実施の形態では、ピークシフト時間を例として、その間における商用電力からの消費を低減する場合を例に挙げて説明したが、この例に限らず、その他、任意の使用態様にて、本実施の形態におけるデュアルパワーモードを利用することができる。更に、上述の説明では、ＡＣアダプタ５１と電池５２とから電力の供給を受けるノートＰＣを例に挙げて説明したが、この態様に限るものではなく、商用電源に接続される電力供給源と電池５２との両者から電力の供給を受ける電気機器(電子機器)に広く適用できることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、商用電源に接続される電力供給源と電池との消費電力を最適化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態が適用される電気機器であ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】 本実施の形態が適用される電源供給回路の回路構成を示した図である。
【図３】 図２に示す回路を用いた本実施の形態における処理を示すフローチャートである。
【図４】 本実施の形態に対してノートＰＣのサブシステムを例に挙げて説明するための図である。
【図５】 ノートＰＣに本実施の形態を適用した場合の処理を示すフローチャートである。
【図６】 ユーザによるモード設定が可能なモード設定画面を示した図である。
【図７】 ノートＰＣにおける従来の典型的な回路構成を示した図である。
【符号の説明】
１０…コンピュータシステム、１１…ＣＰＵ、２４…ＰＣカード、３１…ＩＤＥハードディスクドライブ(ＨＤＤ)、３２…ＣＤ−ＲＯＭドライブ、３４…メモリ(Memory)、３５…チップセットその他、３６…インバータ、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…電池、５５…ＤＣ/ＤＣコンバータ、６１…電流測定回路
Claims (16)
- 電力を消費する本体と、
商用電源から前記本体に対して電力を供給する電力供給源と、
充電および放電を行って前記本体に対して電力を供給する電池とを備え、
前記本体を構成する複数のサブシステムの中から、所定のサブシステムについては前記電力供給源を駆動電源とし、同時に他のサブシステムについては前記電池を駆動電源とすることを特徴とすると共に、当該電池の持続状態を検出し、検出された当該持続状態に基づいて当該電力供給源から電力を供給すべきサブシステムを決定することを特徴とする電気機器。 - 前記電力供給源から前記複数のサブシステムに対する電力の供給をオン/オフする複数のスイッチを更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電気機器。
- 前記電池から供給される電流を測定する電流測定回路を更に備え、
前記電流測定回路により測定される電流に基づいて、前記複数のスイッチをオン/オフすることを特徴とする請求項２記載の電気機器。 - 前記電力供給源からの電力の供給を制限するためのピーク電力削減時間の情報に基づいて、前記他のサブシステムについては前記電池を駆動電源とすることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
- 商用電源に接続される電力供給源から電力の供給を受ける本体に対し、充電した後に放電して当該本体に対して電力を供給する電池が接続可能に構成された電気機器であって、
前記本体を構成する複数のサブシステムと、
前記複数のサブシステムに対して前記電力供給源からの電力供給または前記電池からの電力供給を切り換えるスイッチング手段と、
前記複数のサブシステム中から所定のサブシステムについては前記電力供給源から電力を供給し、他のサブシステムについては前記電池から電力を供給するように前記スイッチング手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、所定の期間における前記電池の持続状態を検出し、検出された当該持続状態に基づいて前記電力供給源から電力を供給すべきサブシステムを決定することを特徴とする電気機器。 - 前記制御手段は、前記電力供給源から電力を供給する前記所定のサブシステムと前記電池から電力を供給する前記他のサブシステムとの組み合わせが異なる第１のデュアルモードまたは第２のデュアルモードを、前記電池の持続時間に基づいて決定することを特徴とする請求項５記載の電気機器。
- 前記制御手段は、所定の時刻に達した時点で前記複数のサブシステムに対して前記電池から電力を供給するように前記スイッチング手段を切り換え、前記電力供給源から電力を供給すべきサブシステムを前記持続状態に応じて段階的に決定することを特徴とする請求項５記載の電気機器。
- 前記制御手段は、前記複数のサブシステムに対して前記電池から電力を供給するように前記スイッチング手段を切り換え、前記電池の放電電流を測定し、当該電池の残容量と当該放電電流の値とから当該電池の持続時間を算出し、算出される当該持続時間に基づいて所定のサブシステムに対して当該電力供給源から電力を供給するように当該スイッチング手段を切り換えることを特徴とする請求項５記載の電気機器。
- 電力の供給を受けるシステム本体と、
前記システム本体に接続可能に構成され、商用電源から当該システム本体に電力を供給するＡＣアダプタと、
前記システム本体に接続可能に構成され、充電の後に放電を行って当該システム本体に電力を供給する電池と、
前記ＡＣアダプタと前記電池とが前記システム本体に接続される状態にて、所定の条件に基づいて当該ＡＣアダプタからの電力供給を抑制するためのコントローラとを備え、
前記コントローラは、予測される前記電池の持続時間に基づいて、前記システム本体を 構成する複数のサブシステムの中から所定のサブシステムに対して前記ＡＣアダプタから電力を供給することを特徴とするコンピュータ装置。 - 前記コントローラは、予め定められた期間、ＡＣアダプタからの電力供給を抑制することを特徴とする請求項９記載のコンピュータ装置。
- 前記コントローラは、前記電池の持続時間に基づいて段階的に前記ＡＣアダプタまたは前記電池から電力を供給することを特徴とする請求項９記載のコンピュータ装置。
- 商用電源に接続される電力供給源および充放電を行う電池を接続可能に構成され、当該電力供給源および当該電池の両者からシステム本体に対して電力の供給を受けるコンピュータ装置であって、
前記システム本体を構成する所定のサブシステムに対し、前記商用電源からの電力供給を抑制するピーク電力削減時間帯における動作モードの設定を受け付ける設定受付手段と、
前記設定受付手段により受け付けた設定に基づいて、前記ピーク電力削減時間帯における前記所定のサブシステムへの電力供給を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電池の持続時間を算出し、算出された当該持続時間に基づいて前記電力供給源から前記所定のサブシステムに対して電力が供給されるように制御することを特徴とするコンピュータ装置。 - 前記設定受付手段は、前記ピーク電力削減時間帯に前記所定のサブシステムの１つであるＣＰＵに対し、前記電池から電力を供給する第１の動作モード、または前記電力供給源または前記電池から電力を供給する第２の動作モードの何れかを設定することを特徴とする請求項１２記載のコンピュータ装置。
- 前記設定受付手段は、前記ＣＰＵに対して低速モードで動作させるか否かを設定することを特徴とする請求項１３記載のコンピュータ装置。
- 商用電源に接続される電力供給源と充放電を行う電池とが本体に接続された状態にて当該本体に対して電力の供給を行うための電力供給方法であって、
前記本体を構成する所定のサブシステムについて前記電力供給源から電力を供給し、
前記所定のサブシステムについて前記電力供給源から電力を供給している間、前記本体を構成する他のサブシステムについて前記電池から電力を供給し、
前記電池の放電電流を測定し、
前記電池の残容量と前記放電電流の値とから当該電池の持続時間を算出し、
算出される前記持続時間に基づいて、前記電力供給源から電力を供給する前記所定のサブシステムを決定することを特徴とする電力供給方法。 - 商用電源に接続される電力供給源と充放電を行う電池とが本体に接続された状態にて当該本体に対して電力の供給を行うための電力供給方法であって、
前記商用電源に対するピーク電力削減のための時刻に達したか否かを判断し、
前記時刻に達した場合に、前記本体を構成する所定のサブシステムについては前記電池から電力を供給し、当該本体を構成する他のサブシステムについては前記電力供給源から電力を供給すると共に、前記ピーク電力削減の停止時刻まで当該電池の容量が持続するか否かを判断し、持続しないと判断される場合には、前記電力供給源から電力が供給されるサブシステムの数を増やすことを特徴とする電力供給方法。
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