JP4523656B2 - コンピュータの試験方法およびコンピュータ・システム - Google Patents

Description

本発明は電池パックの搭載が可能なコンピュータの電源試験の方法に関し、さらに詳細には特別な電流測定回路を必要としない電源試験の方法に関する。

ノート型携帯式コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）に対して、組み立てが完了したあとに漏洩電流や充電電流を測定することによる電源試験が行われている。図１０は、ノートＰＣ１の電源試験を行う従来の方法を示す接続図である。ノートＰＣ１からは電池パック３が取り外され、ノートＰＣ１の電池ベイの端子に電流測定器５が接続される。電流測定器５には、電池パック３と電流記録器７が接続される。さらに、ノートＰＣ１のＲＪ４５コネクタにはパワー・テスタ９が接続されている。また、ノートＰＣ１の電源ジャックにはアダプタ・スイッチ１１が接続され、アダプタ・スイッチ１１にはＡＣ／ＤＣアダプタ１３のプラグが接続される。アダプタ・スイッチ１１には、パワー・テスタ９が接続され、アダプタ・スイッチ１１のオン・オフを制御できるようになっている。

電池パック３は、ノートＰＣ１に試験電流を供給したり、ノートＰＣ１の充電器による充電試験に利用されたりする。電流測定器５は、漏洩電流および充電電流を所定の精度で測定し、ディジタル値に変換する。電流記録器７は、試験電流値を電流測定器５から受け取って記録する。パワー・テスタ９は、ノートＰＣ１の試験状態を監視して、ノートＰＣ１に所定の試験項目を実行させるためのコマンドを送ったり、アダプタ・スイッチ１１をオン・オフするための制御信号をアダプタ・スイッチ１１に送ったりする。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３は、ノートＰＣ１が電池パック３を充電する試験を行うときにノートＰＣ１に電力を供給する。図１０に示した方法で電源試験を行うには、電流測定器５、電流記録器７、アダプタ・スイッチ１１およびパワー・テスタ９を用意する必要があり、さらに試験者が試験のための配線をする必要がある。

特許文献１は、負荷回路を含む組み電池駆動回路に漏電検出回路を含む電池制御コントローラ用の配線基板と外部低圧電源を接続して、組み電池駆動回路に生じた漏電を検出する技術を開示する。特許文献２は、ノートＰＣのように充電式電池の過充電や過放電を防止する回路が設けられる製品が正常であるか否かを検査する場合に、充電式電池に代えて擬似電池回路を使用する技術を開示する。特許文献３は、組電池と負荷を接続した状態で、コンタクタを切り替えることにより、組電池側と負荷側のいずれに漏電が発生したかを組電池側の漏電検出回路が検出する技術を開示する。
特開２０００−９７８４号公報 特開２００１−１３３４９８号公報 特開２００８−５８０８５号公報

ノートＰＣの製造工程では、電源試験に使用する計測器を減らしたり、試験者の負担を軽減してコスト・ダウン図ったり、試験方法を簡素化して製造期間の短縮をしたりすることが求められている。しかし従来の試験方法では試験対象となるノートＰＣの外部に試験器具を用意したり、試験者が試験のための配線を行ったりする必要があるため十分に要求を満たすことができなかった。また、電源試験の間、試験者が試験状態を監視したり操作をしたりする必要があるため、試験対象となるノートＰＣのそばから離れることができなかった。

そこで本発明の目的は、特別な計測器を使用しないでコンピュータの電源試験を行う方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、試験者の作業を少なくしたコンピュータの電源試験を行う方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような電源試験の実施が可能な電池パックおよびコンピュータ・システムを提供することにある。

本発明は、電池パックの搭載が可能なコンピュータを試験する方法を提供する。コンピュータから電池パックに試験電流を測定するためのテスト・コマンドを送る。コンピュータが電池パックにテスト・コマンドを送る契機は、外部に接続されたパワー・テスタからの指示でも、あるいは、コンピュータの一部であるキーボードからの入力でもよい。テスト・コマンドを受け取った電池パックは試験モードに移行する。試験モードは、電源試験のときにだけ実行される動作モードで、電池パックが出荷されたときに動作する通常モードとは異なる。そして電池パックとコンピュータとの間に試験電流を流す。電池パックは試験モードで動作してコンピュータに供給する試験電流を測定することができる。

この結果、従来はコンピュータの外部に用意していた試験電流を測定するための電流測定器や電流記録器を使用しないでもコンピュータの電源試験ができるようになる。また、試験者が電流測定器や電流記録器を接続する手間を省くことができる。試験モードで動作する電池パックは、電流の測定レンジおよびサンプリング条件またはいずれか一方を通常モードのそれらから変更することで、電源試験に要求される精度で電流を測定することができる。

電源試験は、コンピュータにＡＣ／ＤＣアダプタを接続して電力供給しながら行う試験項目も含んでいる。その場合、試験項目の都度ＡＣ／ＤＣアダプタを接続したり、外したりするのでは作業性が悪いので、ＡＣ／ＤＣアダプタからコンピュータに対する電力の供給は、コンピュータの外部に設けたアダプタ・スイッチまたはコンピュータの内部に設けたアダプタ・スイッチで制御することが望ましい。そして、ＡＣ／ＤＣアダプタからの電力供給を停止した状態で試験する必要のあるパワー・オフ状態での漏洩電流の測定およびサスペンド状態での漏洩電流の測定では、コンピュータが電源モードをパワー・オフ状態やサスペンド状態に遷移させ、さらにＡＣ／ＤＣアダプタからの電力供給を停止させて試験条件を成立させることで、試験者の作業を省いてパワー・オフ状態やサスペンド状態での漏洩電流を測定することができる。

また、ＡＣ／ＤＣアダプタからコンピュータに電力を供給し、コンピュータが電池パックを充電することで、試験者の作業を省いて充電電流の試験をすることができる。電池パックが測定した電流値を電池パックに記録しておけば、外部に特別な電流記録器を用意する必要がない。そして、コンピュータが電池パックに記録された測定結果を収集すれば、外部に特別な電流記録器を用意しないでもコンピュータで結果を判断してディスプレイに表示したり、外部のパワー・テスタに測定結果を転送したりすることができる。

本発明により、特別な計測器を使用しないでコンピュータの電源試験を行う方法を提供することができた。さらに本発明により、試験者の作業を少なくしたコンピュータの電源試験を行う方法を提供することができた。さらに本発明により、そのような電源試験の実施が可能な電池パックおよびコンピュータ・システムを提供することができた。

［ノートＰＣのハードウエア構成］
図１は、電源試験の対象となるノートＰＣ１０の主要なハードウエア構成を示す概略ブロック図である。ＣＰＵ１１は、ノートＰＣ１０の中枢機能を担う演算処理装置で、オペレーティング・システム（ＯＳ）、ＢＩＯＳ、デバイス・ドライバ、あるいはアプリケーション・プログラムなどを実行する。さらに、ＣＰＵ１１は、本実施の形態にかかる電源試験を行うための試験プログラムを実行する。ＣＰＵ１１は、ノース・ブリッジ１３およびノース・ブリッジ１３にさまざまなバスを経由して接続された各デバイスを制御する。ノース・ブリッジ１３は、メイン・メモリ１５、ビデオ・コントローラ１７およびサウス・ブリッジ２１に接続され、メイン・メモリ１５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、ＣＰＵ１１と他のデバイスとの間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータ・バッファ機能などを含む。

ビデオ・コントローラ１７は、グラフィック・アクセラレータおよびＶＲＡＭを備えており、ＣＰＵ１１からの描画命令を受けて描画すべきイメージを生成してＶＲＡＭに書き込み、ＶＲＡＭから読み出したイメージを描画データとしてＬＣＤ１９に送る。メイン・メモリ１５は、ＣＰＵ１１が実行するプログラムの読み込み領域、処理データを書き込む作業領域として利用されるランダム・アクセス・メモリである。サウス・ブリッジ２１はさまざまな規格のインターフェース機能を備え、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）２３、およびＬＡＮコントローラ２２が接続されている。サウス・ブリッジ２１はノートＰＣ１０の、現在のパワー・ステートおよび現在のパワー・ステートに遷移する直前のパワー・ステートを検出して記憶するための不揮発性のステータス・レジスタを備えている。

ＨＤＤ２３は、ＯＳ、デバイス・ドライバ、アプリケーション・プログラムなどの周知のプログラムを格納する。さらにＨＤＤ２３は、本実施の形態にかかる電源試験を行うための試験プログラムを格納する。ＬＡＮコントローラ２２は、イーサネット（登録商標）規格の有線ＬＡＮに接続するための拡張カードで、サウス・ブリッジ２１にＰＣＩバスで接続され、さらにノートＰＣ１０の筐体に取り付けられたＲＪ４５という規格のコネクタ２４に接続されている。ノートＰＣ１０は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１３が接続されたパワー・オフ状態およびサスペンド状態のときにＬＡＮコントローラ２２を経由してネットワークからマジック・パケットを受け取り、いわゆるウエイク・オン・ランＷＯＬ（Wake On LAN）で起動することができる。

さらにサウス・ブリッジ２１は、ＬＰＣバス２５を介して、従来からノートＰＣ１０に使用されているレガシー・デバイス、あるいは高速なデータ転送を要求しないデバイスに接続される。ＬＰＣバス２５には、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ２７、エンベデッド・コントローラ（ＥＣ）２９、Ｉ／Ｏコントローラ３７が接続されている。ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ２７は、不揮発性で記憶内容の電気的な書き替えが可能なメモリであり、起動時にハードウエアの試験および初期化を行うＰＯＳＴ（Power-On Self Test）、ＢＩＯＳの制御下でＬＣＤ１９、ＨＤＤ２３、およびキーボード３９などにアクセスするための入出力を制御する周辺機器制御コード、電源および筐体内の温度などを管理するユーティリティ、およびユーザにパスワード認証を要求するためのパスワード認証コードなどを格納する。

ＥＣ２９は、８〜１６ビットのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されたマイクロ・コンピュータであり、さらに複数チャネルのＡ／Ｄ入力端子、Ｄ／Ａ出力端子、タイマ、およびディジタル入出力端子を備えている。ＥＣ２９は、ノートＰＣ１０の内部の動作環境の管理にかかるプログラムをＣＰＵ１１とは独立して実行することができる。ＥＣ２９は電池パック１００に対してコマンドを送って通信を行い、電池パック１００から充電電流の設定値、充電電圧の設定値、および残存容量などのデータを受け取る。ＥＣ２９は、電池パック１００から受け取った充電電流の設定値および充電電圧の設定値を充電器３５に設定する。

電池パック１００は、ＳＢＳ（Smart Battery System）の規格に準拠している。電池パック１００の機能的な構成は後に説明する。充電器３５は、ＥＣ２９により設定された充電電流の設定値および充電電圧の設定値に基づいて、定電流定電圧制御方式（ＣＣＣＶ）で電池パック１００の電池セルを充電する。ノートＰＣ１０は、ＡＣＰＩ（Advanced Configuration and Power Interface）の省電力機能およびプラグ・アンド・プレイ方式に対応している。ＡＣＰＩでは、５つのスリーピング・ステートが定義されている。Ｓ１ステート〜Ｓ３ステートは、起動までの時間を短縮したステートである。Ｓ１ステートでは、システム・コンテキストが維持される。Ｓ２ステートは、ＣＰＵ１１およびシステム・キャッシュのコンテキストが消失する以外はＳ１ステートと同じである。

Ｓ３ステートは、Ｓ２ステートに加えてノース・ブリッジ１３およびサウス・ブリッジ２１のコンテキストが消失するが、メイン・メモリ１５の記憶は保持される。Ｓ３ステートはいわゆるサスペンドまたはsuspend to RAMといわれる。Ｓ４ステートはＡＣＰＩでサポートされる中で最も起動までの時間が長いステートでいわゆるsuspend to diskまたはハイバネーションといわれる。ノートＰＣ１０は、Ｓ０ステートからＳ４ステートに遷移する際には、ＯＳがＨＤＤ２３にノートＰＣ１０の直前のコンテキストを格納する。Ｓ５ステートはいわゆるソフト・オフといわれ、ＯＳがコンテキストをＨＤＤ２３に格納しない点を除いてはＳ４ステートと同じである。Ｓ４ステートおよびＳ５ステートをパワー・オフ状態という。

Ｓ０ステートはパワー・オン状態で、すべてのシステム・デバイスに電力が供給される。ノートＰＣ１０では、Ｓ０ステート、Ｓ３ステート、およびＳ４ステートが定義されているが、本実施の形態にかかる電源試験ではＳ１ステートおよびＳ２ステートはＳ３ステートと同様に処理され、Ｓ５ステートはＳ４ステートと同様に処理される。パワー・オフ状態では、ノートＰＣ１０にＡＣ／ＤＣアダプタ１３が接続されている場合と接続されていない場合で、電源が供給されるシステム・デバイスの範囲は異なる。

ＡＣ／ＤＣアダプタ１３が接続されていない場合は、パワー・コントローラ３１、リッド・センサ（図示せず。）、および電源表示用のＬＥＤ（図示せず。）などの最小限のデバイスに電力が供給される。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３が接続されている場合は電池の消費が問題にならないので、さらにサウス・ブリッジ２１、ＥＣ２９、パワー・コントローラ３１、およびＬＡＮコントローラ２２などのシステム・デバイスに電源を供給してＷＯＬによる起動を可能にしている。サスペンド状態では、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたパワー・オフ状態での電源供給範囲に対してさらにメイン・メモリ１５の記憶を保持するのに必要なシステム・デバイスに電力が供給される。

ＥＣ２９は、パワー・コントローラ３１を介してＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御して、ノートＰＣ１０に定義されたパワー・オフ状態、サスペンド状態、またはパワー・オン状態などの各パワー・ステートに応じて動作するデバイスを選択して電力を供給することができる。パワー・コントローラ３１は、ＥＣ２９およびＤＣ／ＤＣコンバータ３３に接続され、ＥＣ２９からの指示に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御する。パワー・コントローラ３１には、ノートＰＣ１０の筐体に設けられた電源スイッチ（図示せず。）が接続され、パワー・オフ状態およびサスペンド状態のときにユーザが電源スイッチを操作して所定の電源投入シーケンスでノートＰＣ１０を起動できるようになっている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１３またはバッテリ３５から供給される直流電圧を、ノートＰＣ１０内のシステム・デバイスを動作させるために必要な複数の電圧に変換し、さらにパワー・ステートに応じて定義された電力供給区分に基づいて各々のシステム・デバイスに電力を供給する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３はノートＰＣ１０に接続されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３と充電器３５に電力を供給する。Ｉ／Ｏコントローラ３７は、キーボード３９やマウス（図示せず）などからの入力に対するインターフェース機能を提供する。

［電池パックの構成］
図２は、図１に示した電池パック１００とノートＰＣ１０の電源回路を示すブロック図である。電池パック１００は、ノートＰＣ１０の電池ベイに着脱可能に装着される。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３はノートＰＣ１０に接続されると充電器３５に電力を供給し、さらにダイオード５３を経由してＤＣ／ＤＣコンバータ３３に電力を供給する。充電器３５の出力は、電池パック１００の電力ライン１１１に接続される。ＥＣ２９は充電器３５に接続されており、充電器３５がＣＣＣＶの充電制御をするための電圧値および電流値を電池パック１００から受け取って充電器３５に設定する。ＥＣ２９は、電池パック１００に収納された電池コントローラ１０１の端子ＣＬＯＣＫと端子ＤＡＴＡにそれぞれ接続されており相互間での通信が可能になっている。ＥＣ２９のグランド・ラインは電池パック１００のグランド・ライン１１３に接続される。

電池パック１００には、電池コントローラ１０１、ＦＥＴ１０３、１０５、電池セル１０２、オペレーショナル・アンプリファイア（以下、オペアンプという。）１０７、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒｓおよびゲイン・スイッチ１０９が収納されている。電池コントローラ１０１は、マイクロ・コンピュータ、ＥＥＰＲＯＭ、残量計、保護回路、電流演算回路、電圧演算回路、タイマ回路およびＦＥＴドライバなどを備えている。ＥＥＰＲＯＭには、本実施の形態にかかる電源試験を行うためにマイクロ・コンピュータが実行する試験プログラムが格納されている。

ＦＥＴ１０３、１０５、電池セル１０２、およびセンス抵抗Ｒｓは直列に接続されている。ＦＥＴ１０３、１０５のゲートは、電池コントローラ１０１の端子ＣＯＮＴ１、ＣＯＮＴ２にそれぞれ接続され、保護回路が充放電時に過電流または過電圧を検出したときに、ＦＥＴ１０３、１０５をオフにして電池セル１０２を保護するようになっている。電池コントローラ１０１の端子Ｖには、電池セル１０２の電圧が入力される。電池コントローラ１０１の端子Ｉには、センス抵抗Ｒｓで検出された電圧がオペアンプ１０７で増幅されて入力され、電池コントローラ１０１でサンプリングおよび演算が行われて電流値に変換される。オペアンプ１０７、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ１１、およびゲイン・スイッチ１０９は、非反転増幅回路による電流測定回路を構成する。抵抗Ｒ２の両端は、オペアンプ１０７の出力とマイナス入力にそれぞれ接続され、オペアンプ１０７に負帰還をかける。オペアンプのマイナス入力には、ゲイン・スイッチ１０９がオフのときには抵抗Ｒ１が接続され、ゲイン・スイッチ１０９がオンのときには並列に接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ１１が接続される。

センス抵抗Ｒｓの一方の端子には抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ１１が接続され、センス抵抗Ｒｓの他方の端子には、オペアンプ１０７のプラス入力が接続される。ゲイン・スイッチ１０９は、ＦＥＴなどの制御信号によるオン・オフが可能なスイッチであり、その制御端子が電池コントローラ１０１の端子ＣＴＲＬ３に接続される。電池コントローラ１０１のマイクロ・コンピュータがゲイン・スイッチ１０９をオフにしたときには、センス抵抗Ｒｓの両端の電圧に対する非反転増幅器の電圧利得が（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１となり、ゲイン・スイッチ１０９をオンにしたときには電圧利得が１＋Ｒ２×（Ｒ１×Ｒ１１／（Ｒ１＋Ｒ１１））となる。したがって、ゲイン・スイッチ１０９がオンになったときには、電圧利得が増大して微少電流を精度よく測定することができる。

［電源試験の手順］
ノートＰＣ１０に対する電源試験の手順を図４〜図６のフローチャートに基づいて説明する。図４は、パワー・オフ状態での漏洩電流の試験を行う手順を説明するフローチャートである。本実施の形態にかかる電源試験では、図３に示すようにノートＰＣ１０にアダプタ・スイッチ１１を経由してＡＣ／ＤＣアダプタ１３を接続し、ＬＡＮコントローラ２２のＲＪ４５コネクタ２４にパワー・テスタ９を接続して行う。電池パック１００は、すべての製造試験が完了した後に、実際にノートＰＣ１００とともに出荷される実装品である。本実施の形態にかかる電源試験では、従来のような電流測定器５および電流記録器７を用意してノートＰＣ１０に接続する必要がないので、これらの計器の費用と接続にかかる人件費を節約することができる。電池パック１００は、充電を開始したときには定電流充電が行われるように電池セル１０２の残存容量が調整されている。

パワー・テスタ９は、システムの初期化、試験プログラムのＨＤＤ２３への書き込み、ＢＩＯＳの更新、ノートＰＣ１０の構成情報の確認、長時間稼働試験などの一連の製造試験を行う。本実施の形態にかかる電源試験は、この一連の製造試験の一部として行われる。電源試験には、パワー・オフ状態での漏洩電流の測定、サスペンド状態での漏洩電流の測定、および定電流領域で充電する際の充電電流の測定の３つの試験項目が含まれる。なお、この３つの試験項目はいずれの順番で行ってもよい。本手順では、パワー・オフ状態での漏洩電流の測定、サスペンド状態での漏洩電流の測定、および充電電流の測定の順番で行うものとする。

電源試験に関するノートＰＣ１０における処理は、ＣＰＵ１１がＨＤＤ２３に格納された試験プログラムを実行して行う。また、電池パック１００における処理は、電池コントローラ１０１のマイクロ・コンピュータがＥＥＰＲＯＭに格納された試験プログラムを実行して行う。ブロック２０１でパワー・テスタ９はアダプタ・スイッチ１１をオンにして接続し、ＡＣ／ＤＣアダプタ１３からノートＰＣ１０に電力を供給する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３が接続されたことを検知したパワー・コントローラ３１は、ＬＡＮコントローラ２２、サウス・ブリッジ２１、およびＥＣ２９に電力を供給するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御する。

その結果、ノートＰＣ１０はＷＯＬでパワー・オン状態に遷移できる状態になる。ブロック２０３でパワー・テスタ９はノートＰＣ１０にマジック・パケットを送り、ＷＯＬでノートＰＣ１０をパワー・オン状態に遷移させる。マジック・パケットはサウス・ブリッジ２１を経由してＥＣ２９で処理され、ＥＣ２９はノートＰＣ１０をパワー・オン状態に遷移させる。ブロック２０５でパワー・テスタ９は、ノートＰＣ１０のＬＡＮコントローラ２２に、漏洩電流を測定するための第１のテスト・コマンドを送る。第１のテスト・コマンドは、ノートＰＣ１０をパワー・オフ状態に遷移させる内容を含んでいる。

ブロック２０７でパワー・テスタ９はアダプタ・スイッチ１１をオフにして切断し、ＡＣ／ＤＣアダプタ１３からノートＰＣ１０に対する電力の供給を停止する。第１のテスト・コマンドを受け取ったノートＰＣ１０では、ブロック２０９でＣＰＵ１１がＥＣ２９を通じて第１のテスト・コマンドを電池パック１００に送り、電池パック１００を試験モードで動作させる。ＥＣ２９が電池パック１００に送る第１のテスト・コマンドは、テスト・コントローラ９から受け取ったコマンドと同じコマンドでも形式を変更したコマンドでもよい。

つづいてブロック２１１でＣＰＵ１１は第１のテスト・コマンドを解釈して、ＥＣ２９を経由してパワー・コントローラ３１を制御することでノートＰＣ１０をパワー・オフ状態に遷移させる。ブロック２０７でＡＣ／ＤＣアダプタが切断されているので、ノートＰＣ１０はＡＣ／ＤＣアダプタ１３が切断されたパワー・オフ状態に遷移する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３が切断されたパワー・オフ状態は、漏洩電流を測定するために必要な条件である。ブロック２１３では、第１のテスト・コマンドを受け取った電池パック１００の電池コントローラ１０１が試験モードに移行する。試験モードとは、電池パック１００が、テスト・コマンドに定義された試験の内容に応じて、電池セル１０２に流れる電流を測定するレンジの設定とサンプリング条件の設定を行い、測定した電流値をＥＣ２９から要求されるまでＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭに記憶するように動作する状態をいう。試験モードでは、ＥＣ２９は特別なコマンドを電池コントローラ１０１に送って記憶されたデータを収集する。

電池パック１００は、出荷されたノートＰＣ１０に実装されるときには通常モードで動作する。通常モードは、あらかじめ定められた電流測定レンジとサンプリング条件のもとで、充電時または放電時の電流値を測定してＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭに記憶するように動作する状態をいう。通常モードでは、ＥＣ２９はあらかじめ定められた周期で記憶されたデータを収集する。電池コントローラ１０１は第１のテスト・コマンドを解釈すると、ゲイン・スイッチ１０９をオンにして非反転増幅器の電圧利得を増大させ、センス抵抗Ｒｓによる電流の検出感度を増大させて電流測定レンジを変更する。ゲイン・スイッチ１０９がオンになることにより電流測定レンジが小さくなるため微少電流の測定精度が向上する。

電池パック１００がノートＰＣ１０に実装されて通常モードで動作するときには、電池コントローラ１０１はノートＰＣ１０がパワー・オン状態のときに電池セル１０２に流れる数十ｍＡ〜１０Ａ程度の電流を測定する。これに対して、パワー・オフ状態のときに電池セル１０２からノートＰＣ１０に流れる電流は正常な状態では１ｍＡ以下で、サスペンド状態のときには正常な状態で５０ｍＡ〜７０ｍＡ程度である。したがって、通常モードで使用する電流測定レンジでは、微少電流を精度よく測定することができないが、電池パック１００は試験モードのときには電流測定レンジを変更することで精度を確保することができる。このとき、測定精度を一層向上させるために、サンプリング周期も通常モードから変更することができる。

通常モードでは、電池パック１００は電池コントローラ１０１が、一定のサンプリング周期で所定の測定期間の間電流を測定してその平均値または積分値を電池コントローラ１０１に記憶し、当該測定期間を一定周期で繰り返す。記憶されたデータはＥＣ２９により所定の周期で読み取られる。試験モードでは、サンプリング周期を通常モードと同じにして測定期間を長くしサンプリング数を多くすることで測定精度を向上させることができる。通常モードでは、時々刻々と変化する充電または放電の状態をＥＣ２９が把握する必要があるために、１回の測定期間を長くすることはできないが、パワー・オフ状態やサスペンド状態での漏洩電流は変化が少ないため、測定期間を通常モードよりも長くして測定精度を向上させ、さらに１回の測定期間で試験を終了させることで試験時間の短縮を図ることが望ましい。さらに、測定期間は通常モードと同じにしてあるいは測定期間を長くするとともに、サンプリング周期を短くしてサンプリング数を増加させてもよい。

電池コントローラ１０１は、第１のテスト・コマンドを受け取ってからタイマ回路を動作させて、ノートＰＣ１０がブロック２１１におけるパワー・オフ状態への遷移を完了させたタイミングを取得する。電池コントローラ１０１は、ノートＰＣ１０がパワー・オフ状態に遷移したと判断したときには、ブロック２１５でオペアンプ１０７からの入力に基づいて電池セル１０２からダイオード５５を経由してノートＰＣ１０に流れる電流値を計算する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３が接続されていないパワー・オフ状態では、電池セル１０２からパワー・コントローラ３１およびリッド・センサやＬＥＤなどのわずかの素子に電力が供給される。電池コントローラ１０１は、電池セル１０２に流れる電流の複数個のサンプリング・データから、平均値またはその他の演算に基づく代表値を計算する。電池コントローラ１０１は、ブロック２１７で計算した電流値をＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭに記憶する。

パワー・テスタ９は、ブロック２０５で第１のテスト・コマンドを送信してからブロック２１７で測定結果の記録が完了するまでの予定時間として設定した時間が経過したことを認識すると、ブロック２１９でアダプタ・スイッチ１１をオンにして、ＡＣ／ＤＣアダプタ１３をノートＰＣ１０に接続する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１３から電力が供給されたことを検知したパワー・コントローラ３１は、ＬＡＮコントローラ２２、サウス・ブリッジ２１、およびＥＣ２９に電力を供給するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御する。つぎに、パワー・テスタ９がＬＡＮコントローラ２１にマジック・パケットを送る。マジック・パケットはサウス・ブリッジ２１を経由してＥＣ２９で処理され、ＥＣ２９はノートＰＣ１０をパワー・オン状態に遷移させる。その後の手順は参照記号Ａを経由して図５に移行する。

図５は、サスペンド状態での漏洩電流を試験する手順を説明するフローチャートである。ブロック３０５ないしブロック３２１の手順は、図４のブロック２０５〜ブロック２２１の手順とほぼ同じであるため、異なる手順だけを説明する。ブロック３０５でパワー・テスタ９は、ノートＰＣ１０のＬＡＮコントローラ２２に漏洩電流を測定するための第２のテスト・コマンドを送る。第２のテスト・コマンドは、ノートＰＣ１０をサスペンド状態に遷移させる内容を含んでいる。ブロック３０９ではＣＰＵ１１がＥＣ２９を通じて第２のテスト・コマンドを電池パック１００に送り、電池パック１００を試験モードで動作させる。

ブロック３１１でＣＰＵ１１は第２のテスト・コマンドを解釈して、ＥＣ２９を経由してパワー・コントローラ３１を制御することでノートＰＣ１０をサスペンド状態に遷移させる。ブロック３０７でＡＣ／ＤＣアダプタが切断されており、ＡＣ／ＤＣアダプタが切断されたサスペンド状態という試験条件が成立する。それ以降は、参照記号Ｂまで図４と同様の手順が実行されて、電池パック１００１におけるサスペンド状態での漏洩電流の記録が終了する。つぎに、図６を参照して定電流領域で充電する際の充電電流の測定試験について説明する。

ブロック４１１でパワー・テスタ９は、ノートＰＣ１０のＬＡＮコントローラ２２に充電電流を測定するための第３のテスト・コマンドを送る。第３のテスト・コマンドは、ノートＰＣ１０が電池パック１００に対して充電動作をする内容を含んでいる。第３のテスト・コマンドを受け取ったノートＰＣ１０では、ブロック４１３でＣＰＵ１１がＥＣ２９を通じて第３のテスト・コマンドを電池パック１００に送り、電池パック１００を試験モードで動作させる。電池コントローラ１０１は、充電器３５が動作するための充電電流および充電電圧の設定値をレジスタに書き込む。

ブロック３１９でＡＣ／ＤＣアダプタからノートＰＣ１０に電力が供給されているので、ブロック４１５で、ＥＣ２９が充電電流および充電電圧の設定値をレジスタから読み取って充電器３５に設定すると、充電器３５が動作を開始する。電池パック１００の電池セル１０２は、充電器３５が定電流領域で動作するように残容量が調整されているので、充電器３５は定電流動作をして電池セル１０２を充電する。定電流充電のときには電池セル１０２に１〜２．５Ａ程度の電流が流れるので、ブロック４１７では、電池コントローラ１０１が電流の測定レンジを通常モードのときと同じ状態に設定する。なお、サンプリング数は通常モードのときよりも多くなるように設定してもよい。

ブロック４１９では、電流測定回路および電池コントローラ１０１が充電電流を測定および計算し、ブロック４２１で電池コントローラ１０１に記憶する。パワー・テスタ９は、ブロック４１１で第３のテスト・コマンドを送信してから、ブロック４２１で測定結果の記録が完了するまでの予定時間として設定した時間が経過したことを認識すると、ブロック４２３でノートＰＣ１０にデータ収集コマンドを送信する。データ収集コマンドを受け取ったＣＰＵ１１は、ＥＣ２９を通じて電池コントローラ１０１に記憶されていた、パワー・オフ状態での漏洩電流、サスペンド状態での漏洩電流、および定電流領域での充電電流の測定結果を読み取る。ＣＰＵ１１は、ＥＣ２９が読み取ったデータを、ＲＪ４５コネクタ２４を通じてパワー・テスタ９に送信する。ブロック４２５では、パワー・テスタ９がノートＰＣ１０から受け取ったデータを閾値と比較して合否を判定する。漏洩電流や充電電流が閾値よりも大きな値になる原因は、素子が破損していることが多いので、電源試験によりこれらを出荷前に発見することができる。

［他の試験方法の説明］
図１ないし図６を参照して、ノートＰＣ１０にパワー・テスタ９およびアダプタ・スイッチ１１を接続して行う電源試験の方法を説明したが、つぎに、パワー・テスタ９およびアダプタ・スイッチ１１を使用しない電源試験の方法を説明する。図７は、電池パック１００とノートＰＣ５００の電源回路を示すブロック図である。ノートＰＣ５００が図２のノートＰＣ１０と異なるのは、ノートＰＣ５００がＡＣ／ＤＣアダプタ１３から電力を受け取る電力ライン５０３にＦＥＴで構成されたアダプタ・スイッチ５０１を備え、パワー・コントローラ５３１がタイマを内蔵し、ＨＤＤ２３に格納された試験プログラムが、ノートＰＣ５００が自律的に電源試験を行うように構成されている点である。

アダプタ・スイッチ５０１のゲート回路はパワー・コントローラ５３１に接続されており、パワー・コントローラ５３１がＥＣ２９の指示に基づいてアダプタ・スイッチ５０１を制御できるように構成されている。その他の点ではノートＰＣ１０とノートＰＣ５００は同一の構成である。電池パックの動作は、図４〜図６の手順で説明した内容と同じであるため説明は簡略化する。

ノートＰＣ５００の電源試験の手順を図９のフローチャートに基づいて説明する。ブロック６０１では、図８に示すように、ノートＰＣ５００の電池ベイに電池パック１００を装着しノートＰＣ５００の電源ジャックにＡＣ／ＤＣアダプタ１３のプラグを接続して、試験者がキーボード３９から試験開始のためのテスト・コマンドを入力する。試験開始のコマンドは、ＲＪ４５コネクタ２４を通じてネットワーク経由でノートＰＣ５００に入力してもよい。試験項目の実施の順番は試験プログラムに設定することができるが、ここではパワー・オフ状態の漏洩電流の測定を最初に行うものとする。図９の手順のなかでノートＰＣ５００が行う処理は、ＨＤＤ２３に格納された試験プログラムをＣＰＵ１１が実行して行う。また、電池パック１００における処理は、電池コントローラ１０１のマイクロ・コンピュータがＥＥＰＲＯＭに格納された試験プログラムを実行して行う。

ブロック６０３において、ＣＰＵ１１はテスト・コマンドに基づいて、ＥＣ２９経由でアダプタ・スイッチ５０１をオフにして、ＡＣ／ＤＣアダプタ１３からの電力供給を遮断する。アダプタ・スイッチ５０１がオフになることはＡＣ／ＤＣアダプタ１３が接続されていない状態と同じである。ブロック６０５でＣＰＵ１１は、ＥＣ２９経由で第１のテスト・コマンドを電池パック１００に送り、電池パック１００を試験モードで動作させる。ブロック６０７では、ＣＰＵ１１がＥＣ２９経由でパワー・コントローラ５３１に指示してノートＰＣ５００をパワー・オフ状態に遷移させる。また、ブロック６０９でＣＰＵ１１は、ＥＣ２９経由でパワー・コントローラ５３１のタイマに動作を開始させる。タイマには、第１のテスト・コマンドを受け取った電池パック１００がパワー・オフ状態での漏洩電流の記録を完了するまでの予定時間が設定される。

ブロック６１１では、第１のテスト・コマンドを受け取った電池コントローラ１０１が試験モードに移行して、漏洩電流の測定に適するように電流測定回路の測定レンジを設定し、さらにサンプリング条件を設定する。ブロック６１３では電流測定回路と電池コントローラ１０１がパワー・オフ状態での漏洩電流の測定および演算をして、ブロック６１５で電池コントローラ１０１に記憶する。ブロック６１７では、パワー・コントローラ５３１のタイマが動作しており、タイム・アップしたときにブロック６１９でアダプタ・スイッチ５０１をオンにしてＡＣ／ＤＣアダプタ１３から電力を供給する。パワー・コントローラ５３１は、ブロック６２１でＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御してノートＰＣ５００をパワー・オン状態に遷移させる。

ブロック６２３では、ＥＣ２９が電池コントローラ１０１に記憶された漏洩電流の値を読み取り、ＣＰＵ１１が閾値と比較して合否を判定する。さらにＣＰＵ１１は、電源試験の結果をＬＣＤ１９に表示する。図９では、パワー・オフ状態での漏洩電流の試験方法を説明したが、パワー・オフ状態で電源が供給されるパワー・コントローラ５３１のタイマがノートＰＣ５００をパワー・オン状態に遷移させるタイミングを取得してアダプタ・スイッチ５０１をオンにすることができるので、図５、図６で説明した要領でサスペンド状態での漏洩電流の記録、および定電流領域での充電電流の記録を行うことができる。

ブロック６２３における測定結果の表示は、電源試験のすべての項目が終了してから行ってもよく、また、各電源試験の項目が終了するたびに行ってもよい。図９の手順によれば、すべての電源試験の項目がノートＰＣ５００により実行され、外部に接続するものはＡＣ／ＤＣアダプタ１３だけでよいことになる。しかも試験結果がＬＣＤ１９に表示されるので、図３のように、パワー・テスタ９およびアダプタ・スイッチ１１を用意して接続する必要がなくなり、電源試験のコストを低減することができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

ノートＰＣの主要なハードウエア構成を示す概略ブロック図である。 電池パック１００とノートＰＣ１０の電源回路を示すブロック図である。 本実施形態に基づく電源試験の接続状態を示す図である。 パワー・オフ状態での漏洩電流を試験する手順を説明するフローチャートである。 サスペンド状態での漏洩電流を試験する手順を説明するフローチャートである。 定電流領域での充電電流を試験する手順を説明するフローチャートである。 電池パック１００とノートＰＣ５００の電源回路を示すブロック図である。 本実施形態に基づく電源試験の接続状態を示す図である。 パワー・オフ状態での漏洩電流を試験する手順を説明するフローチャートである。 従来の電源試験の接続状態を示す図である。

符号の説明

１０、５００…ノートＰＣ
１１、５０１…アダプタ・スイッチ
１００…電池パック
１０９…ゲイン・スイッチ

Claims (17)

1. 電池パックの搭載が可能なコンピュータを試験する方法であって、
   前記コンピュータから前記電池パックに試験電流を測定するためのテスト・コマンドを送るステップと、
   前記テスト・コマンドに応答して前記電池パックが試験モードに移行するステップと、
   前記電池パックと前記コンピュータとの間に試験電流を流すステップと、
   前記電池パックが試験電流を測定するステップと、
   を有する試験方法。
2. 前記試験モードに移行するステップが、前記電池パックが電流の測定レンジを変更するステップを含む請求項１に記載の試験方法。
3. 前記試験モードに移行するステップが、前記電池パックが電流のサンプリング条件を変更するステップを含む請求項１または請求項２に記載の試験方法。
4. 前記コンピュータにＡＣ／ＤＣアダプタから電力を供給するステップを有する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の試験方法。
5. 前記試験電流を測定するステップが、前記コンピュータが電源モードをサスペンド状態に遷移するステップと、アダプタ・スイッチが前記ＡＣ／ＤＣアダプタからの電力供給を停止するステップとを含む請求項４に記載の試験方法。
6. 前記試験電流を測定するステップが、前記コンピュータが電源モードをパワー・オフ状態に遷移するステップと、アダプタ・スイッチが前記ＡＣ／ＤＣアダプタからの電力供給を停止するステップとを含む請求項４または請求項５に記載の試験方法。
7. 前記試験電流を測定するステップが、前記コンピュータが前記電池パックを定電流領域で充電するステップを含む請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の試験方法。
8. 前記電池パックが測定した試験電流の値を前記電池パックに記録するステップを有する請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の試験方法。
9. 前記コンピュータが前記電池パックから前記記録された試験電流の値を収集するステップを有する請求項８に記載の試験方法。
10. 電池パックとシステム本体とで構成されるコンピュータ・システムであって、
    前記システム本体に搭載され、前記電池パックに試験電流を測定するためのテスト・コマンドを送り、前記電池パックから測定された試験電流の値を受け取るエンベデッド・コントローラと、
    前記電池パックに搭載され、前記テスト・コマンドに応答して試験モードで動作して前記電池パックと前記コンピュータとの間に流れる試験電流の値を取得する電池コントローラと
    を有するコンピュータ・システム。
11. 前記電池コントローラに接続され複数の測定レンジで試験電流の測定が可能な電流測定回路を有する請求項１０に記載のコンピュータ・システム。
12. 前記電流測定回路が、センス抵抗とオペレーショナル・アンプリファイアと該オペレーショナル・アンプリファイアの電圧増幅度を変更するゲイン・スイッチとを含む請求項１１に記載のコンピュータ・システム。
13. 前記電池コントローラは、試験モードにおいて通常モードよりも短いサンプリング周期で前記オペレーショナル・アンプリファイアからデータを受け取る請求項１２に記載のコンピュータ・システム。
14. ＡＣ／ＤＣアダプタから供給される電力を遮断するアダプタ・スイッチを前記システム本体に有する請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載のコンピュータ・システム。
15. 携帯式コンピュータに搭載が可能な電池パックであって、
    前記携帯式コンピュータから試験電流を測定するためのテスト・コマンドを受け取り試験モードで動作する電池コントローラと、
    前記テスト・コマンドに応答して前記電池パックと前記携帯式コンピュータとの間に流れる試験電流を測定し前記電池コントローラに送る電流測定回路と
    を有する電池パック。
16. 前記電流測定回路は、前記電池コントローラの指示に基づいて試験電流の測定レンジの変更が可能なように構成されている請求項１５に記載の電池パック。
17. 前記電池コントローラが前記テスト・コマンドに応答して通常モードとは異なる試験電流のサンプリング条件で動作する請求項１５または請求項１６に記載の電池パック。

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