JP3854175B2 - 電気機器、コンピュータ装置、コントローラ、電池切換方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートPC(ノートブック型パーソナルコンピュータ)等の電気機器等に係り、より詳しくは、充放電可能な電池を接続可能な電気機器等に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ノートPCに代表される電気機器では、充放電を繰り返しながら何度も使用できるタイプの電池として、2次電池(secondary battery)が広く用いられている。この2次電池としては、例えば、ニッケルカドミウム電池(ニッカド電池)やリチウムイオン電池(lithium ion battery)等が広く用いられ、また、安全性や薄型化に適したリチウムポリマー電池(lithium polymer battery)も今後の普及が見込まれている。
【0003】
ここで、ノートPC等の電気機器では、標準として備えられるメイン電池を2次電池として用いているが、このメイン電池以外の2次電池としてメイン電池に加えて、拡張電池であるセカンド電池をオプションとして用いる場合がある。メイン電池に加えてセカンド電池を用いている電気機器では、従来、セカンド電池から最初に放電を開始し、セカンド電池の残容量が0%(ほぼ0%)になってからメイン電池の放電に切り換え、メイン電池の残容量が0%(ほぼ0%)になるまで放電を行うように構成されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、例えばセカンド電池では、一般に角型のリチウムイオンセルが採用されている。このリチウムイオンセルを用いたセカンド電池は、内部抵抗が大きく、さらに内部にフューズを内蔵しているため、放電電流が大きいと電池セルの自己発熱が大きくなる。一方、近年、例えばノートPCにおける最大消費電力が増加し、CPUなど、システムのハードウェアをフル動作させるようなプログラムを実行すると、放電によって電池セルが過温度上昇する場合がある。かかる場合、電池セルの過温度上昇から機器を守るために保護機能が働き、結果として機器をシャットダウンさせる場合がある。
【0005】
図6は、従来技術における放電時の温度データを示した図である。ここでは、横軸は時間、縦軸は温度を示し、セカンド電池保護用FETの温度データ、セカンド電池の電池セルの温度データ、メイン電池保護用FETの温度データ、メイン電池の電池セルの温度データ、および環境温度が示されている。
【0006】
今、CPUは通常のモードで動作し、電池セルからは5500mAの電流が流れているものとする。CPUの最大消費電力が大きく、時間とともにセカンド電池保護用FETおよびセカンド電池の電池セルの温度が上昇している。図の第1の時点では、あまりにも放電電流が大きいことから、CPUが低速モードに切り換わり、パフォーマンスが低下した状態を示している。その結果、セカンド電池保護用FETの温度は一時的には下がるが、その後、上昇を続ける。一方、セカンド電池の電池セルでは、第1の時点以降、温度上昇の傾きが若干緩くなるものの、そのまま上昇を続ける。そして、60℃を超えた第2の時点(例えば63℃の時点)にて電池内部の保護回路が働き、セカンド電池からシステムへの電力供給が遮断される可能性もある。セカンド電池からシステムへの不意の電力供給遮断は好ましいものではない。
【0007】
本発明は、かかる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、システムに対する電池からの電力供給の遮断を未然に防ぐことにある。
また他の目的は、複数に分けられている電池のユニットにて、これらのシャットダウンを防ぎ、これらを十分に使い切ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、第1の電池ユニット(第1の電池)としてのセカンド電池の放電によりセルが高温になった場合に、セカンド電池の放電を停止し、第2の電池ユニット(第2の電池)としてのメイン電池の放電に切り換えることを特徴としている。即ち、本発明が適用される電気機器は、充電した後に放電して本体に対して電力を供給する第1の電池と、この第1の電池とは異なるユニットからなり本体に対して電力を供給する第2の電池と、この第1の電池の温度が所定温度を超えて本体への電力供給がなされている場合に、第1の電池から本体への電力供給を止めて第2の電池から本体への電力供給に切り換えるコントローラとを含んでいる。
【0009】
本発明が適用される電気機器のコントローラは、例えばFET等の保護回路が動作する前の温度として所定温度を予め設定する。そして、放電中の第1の電池におけるセル温度を監視する。得られたセル温度がこの所定温度を超えた場合には、保護回路が働いてシステム(本体)がシャットダウンする前に、接続されている第2の電池に切り換えている。また、このコントローラは、第1の電池の残容量が所定量を下回った場合に、第2の電池からの電力供給をやめて、第2の電池から本体への電力供給に切り換えることもできる。
【0010】
また、本発明が適用される電気機器は、接続される本体に対して電力を供給する電池の温度を把握する温度把握手段と、電池の残容量を把握する残容量把握手段と、この温度把握手段により把握される電池の温度が所定温度を超える場合、残容量把握手段により把握される残容量が所定量を下回る場合に、本体に接続されこの電池とは異なる他の電源からの電力供給に切り換える切り換え手段と、放電可能な電源がない場合にユーザに対して警告メッセージを表示する表示手段とを含んでいる。
【0011】
ここで、この切り換え手段は、他の電源としての他の電池から本体に電力を供給して他の電池が空になった場合に、電池からの電力供給に切り換えることを特徴とすることができる。この「空になった場合」とは、物理的に完全に空になった場合だけを指すのではなく、実際には少々の残容量はあるが本体に電力を供給する機能として、実質上「空」である場合、ほぼ空である場合を含む意味である。
【0012】
また、本発明は、他の電源として、例えば、商用電源に接続された電力供給源(ACアダプタ等)を考慮することもできる。例えば、ACアダプタ等の電力供給源を接続している状態であっても、何らかの理由により電池から本体に電力を供給している場合には、電池の温度上昇に基づいて、電池からの放電を停止し、ACアダプタ等の電力供給源からの放電に切り換えることを特徴としている。
【0013】
また、本発明は、充放電を行うメイン電池と充放電を行うセカンド電池とを接続可能に構成され、メイン電池およびセカンド電池から電力の供給を受けるコンピュータ装置であって、放電している際のセカンド電池の温度を把握する温度把握手段と、セカンド電池における残容量を把握する残容量把握手段と、温度把握手段により把握される温度が所定温度を超える場合、残容量把握手段により把握される残容量が所定の容量を下回る場合には、セカンド電池からメイン電池に切り換えてこのメイン電池から電力の供給を受ける電池切り換え手段とを含むことを特徴としている。尚、所定温度としては、温度条件だけを見る場合には例えば所定温度60℃、残容量も把握する場合には、例えば所定温度55℃、例えば所定の容量20%とすることができる。
【0014】
ここで、この電池切り換え手段によりメイン電池から電力の供給を受けた後にメイン電池の残容量がほぼ空の状態か否かを判断する判断手段を更に備え、電池切り換え手段は、判断手段によりメイン電池の残容量がほぼ空の状態であると判断される場合には、セカンド電池に切り換えてこのセカンド電池から電力の供給を受けることを特徴とすることができる。
【0015】
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、第1の電池ユニットを接続可能な第1の接続手段と、この第1の電池ユニットとはユニットを異ならせる第2の電池ユニットを接続可能な第2の接続手段と、第1の接続手段により第1の電池ユニットからの放電を受けている際、第1の電池ユニットが備える保護機能が働いてシステムへの電力供給が途絶える前に、第2の接続手段により第2の電池ユニットからの放電に移行する放電移行手段と、第1の電池ユニットおよび第2の電池ユニットが放電できる電池ではない場合に所定の休止処理を実行する実行手段とを含んでいる。
【0016】
ここで、この放電移行手段は、第1の電池ユニットにおける電池セルの温度および残容量を検出し、所定の条件を満たした場合に第2の電池ユニットからの放電に移行している。この所定の条件は、電池セルの検出温度が55℃以上、残容量が20%以下であることとし、例えば保護回路が働く条件として電池セルの温度が63℃、残容量13%の場合等に有効である。
【0017】
また、本発明が適用されるコントローラは、システム本体に接続されこのシステム本体に対して放電している第1の電池ユニットにおける電池セルの温度および残容量を把握する把握手段と、この把握手段により把握された温度が予め定められた値を超え、および残容量が予め定められた値を下回った場合に、システム本体に接続される第2の電池ユニットからの放電に切り換える切り換え手段とを含む。
【0018】
更に、本発明は、接続される複数の電池ユニットを切り換えて本体に対して電力を供給する電池切換方法であって、放電中の電池ユニットのセル温度を検出し、検出されたセル温度と電池保護機能の動作温度に基づいて予め定められている所定温度とを比較し、この比較結果に基づいて他の電池ユニットからの放電に切り換えることを特徴としている。また、放電中の電池ユニットの残容量を検出し、電池保護機能に基づいて予め定められた所定容量に対して検出された残容量が下回る場合に、他の電池ユニットからの放電に切り換えることを特徴とすることができる。更には、複数の電池ユニットの全てが所定温度を上回り所定容量を下回る場合に、所定の休止処理を実行することを特徴とすることができる。
【0019】
また更に、本発明は、接続される商用電源からの電力供給源および接続される電池ユニットを切り換えて本体に対して電力を供給する電池切換方法であって、電力供給源が接続された状態であっても接続された電池ユニットの放電により本体に電力を供給し、放電中の電池ユニットのセル温度が予め定められた温度を超える場合には、電池ユニットからの放電を停止して電力供給源からの放電に切り換えることを特徴とすることができる。
【0020】
一方、本発明は、コンピュータに実行させるプログラムとして把握することができる。即ち、本発明は、複数の電池ユニットを接続可能なコンピュータに、放電中の電池ユニットのセル温度を検出する機能と、電池保護の作動する条件から定まる基準温度を予め定めてメモリに格納する機能と、検出されたセル温度と格納された基準温度とを比較する機能と、セル温度が基準温度を上回った場合に、接続される他の電池ユニットからの放電に切り換える機能とをこのコンピュータに実現させることを特徴としている。また更に、放電中の電池ユニットにおける残容量を検出する機能と、電池保護の作動する条件から定まる基準容量を予め定めてメモリに格納する機能と、検出された残容量と格納された基準容量とを比較する機能と、この残容量が基準容量を下回った場合に、接続される他の電池ユニットからの放電に切り換える機能とを実現させることを特徴としている。
【0021】
尚、これらのプログラムの提供方法としては、コンピュータに実行させるプログラムをコンピュータが読取可能に記憶した記憶媒体にて提供する形態が考えられる。この記憶媒体としては、例えばフロッピーディスクやCD−ROM媒体等が該当し、フロッピーディスクドライブやCD−ROM読取装置等によってプログラムが読み取られ、フラッシュROM等にこのプログラムが格納され、コンピュータにて実行される形態が考えられる。また、これらのプログラムは、例えば、プログラム伝送装置によってネットワークを介して例えばノートブックコンピュータに提供される形態がある。このプログラム伝送装置としては、例えば、ホスト側のサーバに設けられ、プログラムを格納するメモリと、ネットワークを介してプログラムを提供するプログラム伝送手段とを備えている。更に、コンピュータを顧客に対して提供する際に、装置の中にインストールされた状態にて提供される場合がある。
【0022】
【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(以下、単に「システム」と呼ぶ場合がある)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型パーソナルコンピュータ(ノートPC)として構成されている。
【0023】
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、I/O装置用バスとしてのLPC(Low Pin Count)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。
【0024】
また、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できる。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。
【0025】
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り、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。
【0026】
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。
【0027】
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、ミニPCI(miniPCI)コネクタ27が夫々接続されている。
【0028】
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。
【0029】
I/Oブリッジ21は、PCIバス20とLPC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。
【0030】
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。
【0031】
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。また、I/Oブリッジ21からモデム機能をサポートするAC97(Audio CODEC '97)、コアチップに内蔵されたイーサネットに対するインターフェースであるLCI(LAN Connect Interface)、USB等を介して、コネクタ47が複数、接続されている。この複数のコネクタ47の各々には、コミュニケーションカード48が接続可能に構成されている。
【0032】
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。この電源回路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、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等からなる2次電池52、ACアダプタ51からのAC電源と2次電池52からの電池電源とを切り換えるバッテリ切換回路54、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2次電池52は、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。
【0033】
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。
【0034】
LPCバス40は、ISAバスを持たないシステムにレガシーデバイスを接続するためのインターフェース規格であり、33MHzの動作クロックで、コマンド、アドレス、データを同じ4本の信号線(LAD信号)を使ってやりとりしている(例えばデータなら8bitを4bit×2クロックで転送)。このLPCバス40には、エンベデッドコントローラ41、ゲートアレイロジック42、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。
【0035】
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。
【0036】
図2は、本実施の形態が適用される電源供給回路を示した図である。この図2に示す回路では、2次電池52側とシステム側とが示されている。この2次電池52側には、第1の電池ユニットであるメイン電池60、第2の電池ユニットであるセカンド電池61が設けられている。ノートPCの場合には、例えば、メイン電池60である電池パックを標準装備とし、セカンド電池61をオプションとしての拡張電池として構成される場合がある。ノートPCでは、メイン電池60とセカンド電池61とが接続されている場合に、一般には、セカンド電池61の使用(セカンド電池61からの放電)を優先させ、セカンド電池61の残容量がほぼ0(空)になった時点でメイン電池60に切り換えるように構成されている。これは、メイン電池60の使用後、セカンド電池61を取り外して他の機器(例えばCD−ROM等)を接続した場合等にて、メイン電池60から先に放電すると電池の容量不足が生じる等の不具合に対処するためである。
【0037】
図2に示すように、インテリジェント電池としてのセカンド電池61は、例えばリチウムイオンセルからなる電池セル62、電池セル62から充放電される電流値を測定する電流測定回路63、電池セル62の電圧を検出する電圧測定回路64、セカンド電池61を制御するマイクロコンピュータであるCPU66、異常放電に対してセカンド電池61を保護する放電停止トランジスタである第1FET(Field Effect Transistor)71、異常充電に際してセカンド電池61を保護する充電停止トランジスタである第2FET72を備えている。電池セル62の内部にはフューズが設けられ、異常電流が流れた場合のシステム保護を図っている。これらに用いられるフューズとしては、過電流が流れると溶断して電力を停止するタイプの保護素子が用いられ、一度動作(溶断)してしまうと復帰できない。CPU66は、電流測定回路63および電圧測定回路64からの検出結果を受けて、電池セル62の電池容量等を把握している。また、CPU66は、電池セル62の近傍に設けられた温度センサ(図示せず)によって電池セル62の温度を把握している。把握されたこれらの情報は、例えばSBSに準拠したデータによりエンベデッドコントローラ41に提供される。図2に示すセカンド電池61と同様な構成は、メイン電池60にも設けられている。但し、FETの代わりに、素子温度がある温度より上昇すると急激に抵抗値が変化するPTC(Positive Temperature Coefficient)を保護素子として用いる場合がある。
【0038】
図2に示すシステム側は、エンベデッドコントローラ41によって制御され、セカンド電池61に対する充放電を切り換える第3FET73、第4FET74を備えている。また、同様に、エンベデッドコントローラ41によって制御され、メイン電池60に対する充放電を切り換える第5FET75、第6FET76を備えている。セカンド電池61で放電を行うとき、エンベデッドコントローラ41は、第3FET73、第4FET74、第5FET75、第6FET76をそれぞれオン、オン、オフ、オフに設定する。このとき、エンベデッドコントローラ41のOUT3、OUT4、OUT5、OUT6の端子には、それぞれLOW、LOW、Hi-Z(OPEN)、Hi-Z(OPEN)を出力する。
【0039】
セカンド電池61を例に挙げると、通常、セカンド電池61内部の第1FET71、第2FET72は、CPU66によってそれぞれオンに設定されている。電池セル62の温度が高くなると、電池セル62内部のフューズ溶断によるダメージを防ぐために、CPU66は第1FET71をオフする。例えば、電池セル62の温度が63℃、放電電流が4700mA、残容量13%になった場合に電池の保護回路を動作させる。この結果、セカンド電池61からシステム側への電力供給が遮断され、結果としてシステムがシャットダウンしてしまう。本実施の形態では、かかる問題に対処し、セカンド電池61、メイン電池60を十分に使い切るように電源供給方法に改善を加えている。
【0040】
図3は、本実施の形態が適用される電源供給方法の処理を示したフローチャートである。この処理では、セカンド電池61が高温にならず、電池容量(残容量)が低くない場合には、セカンド電池61、メイン電池60の順に放電を行い、最後に停止動作(バッテリ切れアラームの動作)を実行するように構成されている。まず、エンベデッドコントローラ41は、OUT3、OUT4、OUT5、OUT6の端子からLOW、LOW、Hi-Z(OPEN)、Hi-Z(OPEN)を出力し、第3FET73、第4FET74、第5FET75、第6FET76をオン、オン、オフ、オフに設定してセカンド電池61からの放電を開始する(ステップ101)。次に、セカンド電池61のCPU66から得られる情報に基づいて、セカンド電池61の温度が55℃を超えて高温となっており、その残容量が20%以下と低くなっているか否かを判断する(ステップ102)。かかる状態である場合には、セカンド電池61からメイン電池60に切り換え、ステップ108からの処理に移行し、ステップ102の条件に達していない場合には、セカンド電池61からの放電を継続してもよいものと判断し、ステップ103以下の処理に移行する。
【0041】
ステップ102では、単に温度上昇だけではなく、残容量も判断対象としている。電池セル62に設けられているフューズは、一般に、温度と電流値との関係で溶断される。そのために、理想的には、温度と共に放電電流値を観察し、これらの値に基づいて電池の切り換えを行うことが好ましい。しかしながら、電流値は、一般的に頻繁に増減を繰り返すものであり、正確な放電電流値を把握することは難しい。一方、残容量については、この残容量が減ってくると電圧が下がるので、その分、電流値が上がってくるという関係がある。そこで、本実施の形態では、電流値を見る代わりに、簡易的に残容量を観察し、放電中の電池のセル温度、検出された残容量によって、他の電池の放電に移行するように構成した。尚、このステップ102で予め定められる温度55℃と容量20%は、電池の保護機能が働いてシステムに対する放電が停止するセル温度63℃、放電電流4700mA、残容量13%に基づいて決定される値である。また、温度条件だけを見る場合には、例えば温度60℃を超えたか否かが判断される。
【0042】
このステップ102の条件を満たさない場合には、セカンド電池61が空(ほぼ空)か否かが判断される(ステップ103)。空でない場合には、ステップ102の条件判断に戻り、空である場合には、メイン電池60が存在するか否かを判断する(ステップ104)。存在しない場合には、バッテリ切れアラームの動作設定を実行して(ステップ107)、処理が終了する。メイン電池60が存在する場合には、OUT3、OUT4、OUT5、OUT6の端子からHi-Z(OPEN)、Hi-Z(OPEN)、LOW、LOWを出力し、第3FET73、第4FET74、第5FET75、第6FET76をオフ、オフ、オン、オンに設定して、メイン電池60に切り換える(ステップ105)。その後、メイン電池60が空(ほぼ空)になるまでメイン電池60からの放電を行い(ステップ106)、メイン電池60が空(ほぼ空)になると、ステップ107を経て処理が終了する。
【0043】
一方、ステップ102の条件を満たしてしまう場合には、メイン電池60が存在するか否かの判断がなされ(ステップ108)、存在しない場合には、ステップ107を経て処理が終了する。メイン電池60が存在する場合には、メイン電池60に切り換えられ(ステップ109)、メイン電池60が空(ほぼ空)になるまでメイン電池60から放電が行われる(ステップ110)。メイン電池60が空(ほぼ空)になった場合には、セカンド電池61に切り換えられ(ステップ111)、ステップ102と同様な判断によって、温度条件や電池容量(残容量)が復帰したか否かが判断される(ステップ112)。ステップ112の条件を満たしてしまう場合には、ステップ107を経て処理が終了する。温度条件や残容量が復帰した場合には、セカンド電池61が空(ほぼ空)か否かが判断される(ステップ113)。そして、空(ほぼ空)でない場合には、ステップ112の条件を満たさない範囲でセカンド電池61からの放電が行われ、空(ほぼ空)となった場合には、ステップ107を経て処理が終了する。
【0044】
尚、図3では、温度条件とともに残容量を判断基準としていたが、放電を続けている場合には、簡易的に温度条件だけで電池ユニットの切り換えを行うことも可能である。例えば、セカンド電池61が高温(例えば60℃以上、電池の種類によっては、62℃以上、65℃以上等)になってしまった場合は、メイン電池60の動作に切り換える。メイン電池60を放電した後、セカンド電池61の温度が例えば60℃よりも小さくなっている場合には、セカンド電池61の残りの容量を放電し、最後に停止動作を実行すれば良い。
【0045】
図4は、本実施の形態における電源供給方法を採用した場合の放電時の温度データを示した図である。横軸は時間、縦軸は温度を示し、セカンド電池61におけるプロテクションFETである第1FET71の温度データ、セカンド電池61の電池セル62の温度データ、メイン電池60の保護用(プロテクション)FETの温度データ、メイン電池60の電池セルの温度データ、および環境温度が示されている。
【0046】
まず、セカンド電池61から放電を受けるコンピュータシステム10は、最初はCPU11を通常モードで動作させており、例えば5500mA程度をCPU11に供給している。しかし、放電電流が大きいことから、第1の時点においてCPU11のパフォーマンスを落とし、低速モードに切り換え、電流値を4700mA程度に落とした。この結果、第1FET71の温度は一旦、低下するが、しばらくするとまた上昇する。一方、セカンド電池61の電池セル62は、そのまま上昇を続ける。従来技術の温度上昇では、図6に示すように保護用FETがシャットダウンするまで温度上昇を続けるが、本実施の形態における電源供給方法では、セカンド電池61の電池セル62の温度を監視し、例えば60℃になった時点(図4の第2の時点)で、システム側のエンベデッドコントローラ41により、セカンド電池61からの放電が停止され、メイン電池60からの放電に切り換えられる。このとき、セカンド電池61の残容量は、100%から20%程度にまで低下している。
【0047】
第2の時点にてメイン電池60からの放電に切り換えられた結果、セカンド電池61の第1FET71の温度は急激に低下し、また、電池セル62の温度も低下する。その後、メイン電池60の残容量が100%からほぼ0%になった時点(第3の時点)にて、エンベデッドコントローラ41は、メイン電池60の放電からセカンド電池61の放電に切り換える。但し、この第3の時点では、セカンド電池61の電池セル62の温度が60℃よりも少ないことが前提となる。このように、この電源供給方法によれば、システムがシャットダウンするのを防ぐと共に、セカンド電池61およびメイン電池60を十分に使い切ることが可能となる。
【0048】
図5は、ユーザとのインターフェースを実行するための構成を示した図である。エンベデッドコントローラ41は、セットするコマンドを格納するメモリ81を備えている。また、システム側では、エンベデッドコントローラ41を制御する基本入出力システムであるシステムBIOS(Basic Input/Output System)82、コンピュータシステム10のシステム管理と基本的なユーザ操作環境を提供するオペレーティングシステム(OS)83、ユーザに対するメッセージの表示等を行うユーティリティプログラム84を備え、これらによってユーザとのインターフェースを可能としている。
【0049】
ここでは、放電可能な電池がない場合の動作について説明する。
まず、警告表示をする場合では、エンベデッドコントローラ41は、例えば残容量が20%になったことを認識すると、メモリ81に0x'4E'をセットして、SMI(System Management Information)を上げる。システムBIOS82では、エンベデッドコントローラ41が定めたメモリ81の内容を読み込む。システムBIOS82がセットされている0x'4E'を読むと、アラーム音を鳴らし、ユーティリティプログラム84で警告メッセージを表示する。表示される警告メッセージとしては、例えば、
「温度が高くなりすぎましたので、サスペンドに入ります。」
といったようなメッセージが出力される。
【0050】
次に、放電停止動作では、エンベデッドコントローラ41は、残容量が19%以下になったことを認識すると、メモリ81に0x'4F'をセットしてSMIを上げる。システムBIOS82では、エンベデッドコントローラ41が定めたメモリ81の内容を読み込む。システムBIOS82は、セットされている0x'4F'を読むと、ユーザの設定した動作(サスペンド/ハイバーネーション)を実行する。
【0051】
このように、本実施の形態では、放電中の電池ユニットのセル温度を検出し、または電池ユニットのセル温度と残容量とを検出し、放電中のセル温度が例えば60℃を超えた場合、またはセル温度が55℃を超え且つ残容量が20%を下回った場合に、これらの条件を満たした電池ユニットの放電から、接続されている他の電池ユニットの放電に移行するように構成した。また、これらの条件を全ての電池ユニットが満たした場合や、ほぼ空となった電池ユニットの存在等により、放電できる電池ユニットが存在しなくなる場合には、ユーザの設定した動作を起こすように構成している。これらの構成によって、いきなりシステムがシャットダウンすることを避けると共に、複数の電池ユニットを十分に使い切ることが可能となる。
【0052】
尚、上記実施の形態では、メイン電池60、セカンド電池61の2つの電池を用いた例について説明したが、3つ以上の電池に対しても同様な検知と同様な切り換え処理を行うことが可能である。また、これらの複数の電池としては、必ずしも筐体を別にするものだけではなく、1つの電池を複数のユニットに分けて用いた場合等にも適用できる。更に、本実施の形態では、電気機器としてノートPCを例に挙げて説明したが、本方式は他の電気機器についても適用することが可能である。
【0053】
また、本実施の形態では、メイン電池60、セカンド電池61の2つの電池を用いた例について説明したが、2次電池52が1つであり、同時にACアダプタ51がシステムに接続されている状態等にも適用することができる。例えば、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目的で、ACアダプタ51が接続されていても2次電池52からの電力供給を受けるように制御される場合がある。かかる場合に、例えば、2次電池52で唯一放電可能な2次電池52が温度上昇等により放電できない状態になった場合に、ACアダプタ51からの放電により電力の供給を受けることで、不意の電力供給遮断を未然に防ぐことが可能となる。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池からの電力供給問題から生じるシステムの遮断を未然に防ぐことができる。
【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を示した図である。
【図3】 本実施の形態が適用される電源供給方法の処理を示したフローチャートである。
【図4】 本実施の形態における電源供給方法を採用した場合の放電時の温度データを示した図である。
【図5】 ユーザとのインターフェースを実行するための構成を示した図である。
【図6】 従来技術における放電時の温度データを示した図である。
【符号の説明】
10…コンピュータシステム、11…CPU、21…I/Oブリッジ、41…エンベデッドコントローラ、42…ゲートアレイロジック、50…電源回路、52…2次電池、60…メイン電池、61…セカンド電池、62…電池セル、63…電流測定回路、64…電圧測定回路、66…CPU、71…第1FET(Field Effect Transistor)、72…第2FET、73…第3FET、74…第4FET、75…第5FET、76…第6FET、81…メモリ、82…システムBIOS(Basic Input/Output System)、83…オペレーティングシステム(OS)、84…ユーティリティプログラム
Claims (7)
- 電子デバイスを搭載するノートブック型コンピュータであって、
前記ノートブック型コンピュータに搭載され第1の電池セルと該第1の電池セルを保護する温度フューズと前記第1の電池セルの温度を測定する温度センサとを備える第1の電池ユニットと、
前記ノートブック型コンピュータに搭載され第2の電池セルを備える第2の電池ユニットと、
前記第1の電池ユニットが前記電子デバイスに電力を供給しているときに、前記温度センサが検出した温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より低い予め定められた所定の温度値以上で、かつ、前記第1の電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき電力供給源を前記第1の電池ユニットから前記第2の電池ユニットに切り換えるコントローラと
を有するノートブック型コンピュータ。 - 前記所定の温度値は、前記第1の電池ユニットの前記フューズの溶断に対する保護回路が動作する前の温度値として予め設定された温度値であることを特徴とする請求項1記載のノートブック型コンピュータ。
- 前記コントローラは、前記第2の電池セルをすべて放電したあとに、前記温度センサが検出した温度値が前記所定の温度値以下のとき電力供給源を前記第1の電池ユニットに切り換えて前記第1の電池ユニットの残容量を放電させる請求項1記載のノートブック型コンピュータ。
- 電子デバイスを搭載するノートブック型コンピュータであって、
前記ノートブック型コンピュータに搭載され電池セルと該電池セルを保護する温度フューズと前記電池セルの温度を測定する温度センサとを備える電池ユニットと、
ACアダプタに接続された電力源と、
前記電池ユニットが前記電子デバイスに電力を供給しているときに、前記温度センサが検出した温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より低い予め定められた所定の温度値以上で、かつ、前記電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき電力供給源を前記電池ユニットから前記ACアダプタに接続された電力源に切り換えるコントローラと
を有するノートブック型コンピュータ。 - 電子デバイスと、第1の電池セルと該第1の電池セルを保護する温度フューズを備える第1の電池ユニットと、第2の電池セルを備える第2の電池ユニットと、コントローラとを搭載するノートブック型コンピュータにおいて、前記電子デバイスに対する電力供給源を切り換える方法であって、
前記第1の電池ユニットから前記電子デバイスに電力を供給するステップと、
前記第1の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第1の電池セルの温度値を受け取るステップと、
前記第1の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第1の電池セルの残容量を受け取るステップと
前記第1の電池セルの温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より予め定められた低い所定の温度値以上で、かつ、前記第1の電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき前記コントローラが電力供給源を前記第1の電池ユニットから前記第2の電池ユニットに切り換えるステップと
を有する切換方法。 - 前記第2の電池セルをすべて放電したあとに、前記第1の電池セルの温度値が前記所定の温度値以下のとき電力供給源を前記第1の電池ユニットに切り換えて前記第1の電池ユニットの残容量を放電させるステップを有する請求項5記載の切換方法。
- 電子デバイスと、第1の電池セルと該第1の電池セルを保護する温度フューズを備える第1の電池ユニットと、第2の電池セルを備える第2の電池ユニットと、コントローラとを搭載するノートブック型コンピュータに、
前記第1の電池ユニットから前記電子デバイスに電力を供給する機能と、
前記第1の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第1の電池セルの温度値を受け取る機能と、
前記第1の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第1の電池セルの残容量を受け取る機能と
前記第1の電池セルの温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より低い予め定められた所定の温度値以上で、かつ、前記第1の電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき前記コントローラが電力供給源を前記第1の電池ユニットから前記第2の電池ユニットに切り換える機能と
を実現させることを特徴とするプログラム。
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