JP4755229B2

JP4755229B2 - 電子機器の電力計測システム

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Publication number: JP4755229B2
Application number: JP2008189622A
Authority: JP
Inventors: 泰通塚本; 重文織田大原; 敬幸加藤
Original assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Current assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: JP2010029010A

Description

本発明は、ＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受ける電子機器の消費電力を管理する技術に関する。

多くの電力を消費する企業では、常時消費電力を正確に管理することが重要になってきている。工場やオフィス・ビルには、多くのノートブック型携帯式コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）が使用されており、それらの合計の消費電力は企業単位でも無視できない規模になってきている。ノートＰＣは、機能を低下させることで消費電力の制御がある程度は可能な電子機器である。電力会社は各企業が消費する最大電力に基づいて、電力供給計画を策定しており、企業は、電力会社と契約した最大電力以内で電力を使用する必要がある。

また、夏期の消費電力が増大する時間帯では、事前契約により電力会社から通告があると消費電力を低減することを求められる場合もある。したがって、ノートＰＣの消費電力を正確に管理して、企業全体の消費電力の制御に利用できれば好都合であるが、個々のノートＰＣに対する電力配線は他の電気機器と共用されているため、電力施設側でノートＰＣ群だけの消費電力を測定することはほとんど不可能である。したがって、個々のノートＰＣの消費電力を正確に測定して、企業全体の電力管理に利用できるようにする方法が求められている。

特許文献１は、待機動作時の無負荷損失を低減することができる直流電源回路を開示する。同文献には、トランス１の１次側と商用電源の間に商用電源をオン・オフするスイッチング回路を設け、整流回路に直流出力電圧が一定値よりも大か小かを検出する回路を設けて、検出結果に基づいてスイッチング回路をオン・オフ動作させることが記載されている。特許文献２は、電子機器側で電力の需要がないときに、スイッチを動作させて電圧変換回路の動作を停止することができるＡＣアダプタを開示する。特許文献３は、複数台の電子機器の省電力制御を行うシステムを開示する。同文献には、サーバが所定時刻になると、順次パソコンにバッテリィ駆動で動作する指示をだし、また、別の所定時刻になると順次充電するように指示をすることが記載されている。
特開平１１−１６８８８４号公報特開平１１−１８７６６５号公報特開２００４−１８０４７３号公報

固定場所で使用されるノートＰＣには、ＡＣ／ＤＣアダプタを経由して商用電源から電力が供給される。ノートＰＣでは、バッテリィによる予想動作時間を計算するために、バッテリィの放電電流および放電電圧を測定してシステムの消費電力を測定することが行われているが、ＡＣ／ＤＣアダプタから電力が供給されているときの消費電力を測定する機能は搭載されていない。また、たとえ、ノートＰＣの内部にＡＣ／ＤＣアダプタが供給する電力を測定する回路を設けたとしても、ＡＣ／ＤＣアダプタでの損失が反映されないので正確性を欠くことになる。

そこで本発明の目的は、ＡＣ／ＤＣアダプタとＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受ける電子機器によって、ＡＣ／ＤＣアダプタの交流電圧側の電力を測定する電力計測システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような電力計測システムに供するＡＣ／ＤＣアダプタおよびコンピュータを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような電力計測システムの適用が可能な電力制御システムおよび電力制御の方法を提供することにある。

本発明にかかる電力計測システムは、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣアダプタとＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受ける電子機器によって構成される。ここにＡＣ／ＤＣアダプタは、電子機器とは異なる筐体で構成された同様の機能を果たす直流電源装置全般を含む。電力測定回路は、電子機器の消費電力とＡＣ／ＤＣアダプタの電力損失を合計した電子機器の動作にともなう消費電力をＡＣ／ＤＣアダプタの交流電圧側の電力として測定するため、電力計測システムは電子機器側で消費電力を測定するよりも商用電源が供給する電力の正確な値を提供することができる。

第１のコントローラは電力測定回路が計測した電力に対応する電力情報を電子機器に出力する。電力情報は、有効電力の絶対値でもよく、また、電力測定回路が測定した電力のＡＣ／ＤＣアダプタの定格容量に対する割合に対応する％電力情報でもよい。電子機器に搭載された第２のコントローラが第１のコントローラから電力情報を受け取ることで、電力情報を利用することができるようになる。％電力情報は、ＡＣ／ＤＣアダプタの識別回路を通じて第２のコントローラに転送することができる。

また、第２のコントローラは、％電力情報を、識別回路を構成する分圧抵抗の電圧がデューティ比でオン・オフされた情報として受け取ることができる。このオン・オフされた情報は、第２のコントローラにアナログ信号の情報として転送してもよく、またディジタル信号の情報として転送してもよい。第２のコントローラは、識別回路を通じてＡＣ／ＤＣアダプタの定格容量を認識して％電力情報から有効電力を生成することができる。あるいは、別の方法でＡＣ／ＤＣアダプタの定格容量を取得して％電力情報から有効電力を生成してもよい。

本発明により、ＡＣ／ＤＣアダプタとＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受ける電子機器によって、ＡＣ／ＤＣアダプタの交流電圧側の電力を測定する電力計測システムを提供することができた。さらに本発明により、そのような電力計測システムに供するＡＣ／ＤＣアダプタおよびコンピュータを提供することができた。さらに本発明により、そのような電力計測システムの適用が可能な電力制御システムおよび電力制御の方法を提供することができた。

図１は、電力計測システムを搭載するノート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が実行する各種プログラムの読み込み領域および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）２４、光学ディスク・ドライブ（ＯＤＤ）２５、およびＬＡＮコントローラ２２が接続されている。ＨＤＤ２４は、ＯＳ、ＢＩＯＳ、デバイス・ドライバ、アプリケーション・プログラムなどのプログラムの他に、ノートＰＣ１０の電源を管理する電源管理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２３に接続されている。さらにサウス・ブリッジ２１は、ＬＰＣバス２６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２６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）、デバイスへの基本入出力と電源および筐体内の温度などを管理するＡＣＰＩＢＩＯＳ、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などのプログラムを格納する。

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２８に対してコマンドを送って通信を行い、電池パック２８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２８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。

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２８の電池セルを充電する。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に実装されたシステム・デバイスに電力を供給する。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表示ランプ（ＬＥＤ）３０が接続されている。ＬＥＤ３０は、ノートＰＣ１０の電源状態および電池パック２８の充電状態などを表示する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００または電池パック２８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てシステム・デバイスに電力を供給する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１００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。

図２は、ノートＰＣ１０とＡＣ／ＤＣアダプタ１００により構成される電力計測システムのブロック図である。ＡＣ／ＤＣアダプタ１００は、電圧端子Ｖ＋、識別端子ＩＤおよびグランド端子ＧＮＤの３つの端子で構成される電源プラグでノートＰＣ１０の電源ジャックに接続される。ＡＣ／ＤＣアダプタ１００は、電源プラグ１０１で交流電源のアウトレットに接続される。電源プラグ１０１は整流ブリッジ・ダイオード１０３に接続される。電源プラグ１０１と整流ブリッジ・ダイオード１０３との間には、電流センス抵抗Ｒ１が直列に接続され電圧センス抵抗Ｒ２が並列に接続される。

電流センス抵抗Ｒ１の両端は、差動増幅器１０５の入力端子に接続され、電圧センス抵抗Ｒ２の両端は差動増幅器１０７の入力端子に接続される。差動増幅器１０５と差動増幅器１０７の出力はそれぞれアナログ乗算器（マルチプライヤ）１０９の入力に接続され、アナログ乗算器１０９の出力は、平均化回路１１１に接続される。平均化回路１１１は、抵抗とコンデンサで構成されるロー・パス・フィルタと同様の構成になっており、抵抗とコンデンサの値はアナログ乗算器から入力された信号の平均値を出力するように設定されている。

平均化回路１１１の出力はＡＣ／ＤＣアダプタ１００の一次側を通過する有効電力Ｐａとして、ＰＷＭ＿ＩＣ１１３の電力端子Ｐに供給される。ＰＷＭ＿ＩＣ１１３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００の出力電圧を制御するＩＣコントローラである。整流ブリッジ・ダイオード１０３の出力には電解コンデンサＣ１が接続されている。ＡＣ／ＤＣアダプタ１００は、一次巻線１１５、二次巻線１１７および補助巻線１１９で構成される絶縁トランスを含んでいる。一次巻線１１５のグランド側の端子にはＦＥＴ１２１が接続されている。ＦＥＴ１２１のゲートはＰＷＭ＿ＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに接続されている。ＰＷＭ＿ＩＣ１１３の制御端子ＣＴＲＬには、発光ダイオードＬＥＤ２が接続され、フィードバック端子ＦＢにはフォト・トランジスタＴＲ１が接続されている。補助巻線１１９の電源側の端子はダイオードＤ１を経由してＰＷＭ＿ＩＣ１１３の電源端子Ｖｃｃに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは抵抗Ｒ３の一端と電解コンデンサＣ２の一端に接続されている。

電解コンデンサＣ２の他端は補助巻線１１９のグランド側の端子に接続されている。抵抗Ｒ３の他端は一次巻線の電源側の端子に接続されている。抵抗Ｒ３は、電源プラグ１０１が最初にアウトレットに接続されたときに、ＰＷＭ＿ＩＣ１１３の電源端子Ｖｃｃに電圧を印加してＰＷＭ＿ＩＣ１１３を動作させる。二次巻線１１７の電源側の端子にはダイオードＤ２のアノードが接続され、ダイオードＤ２のカソードと二次巻線１１７のグランド側の端子との間には電解コンデンサＣ３が接続されている。さらに、ダイオードＤ２のカソードと二次巻線１１７のグランド側の端子との間には、抵抗Ｒ４、発光ダイオードＬＥＤ１およびツェナー・ダイオードＺＤが直列に接続されている。

発光ダイオードＬＥＤ１とフォト・トランジスタＴＲ１はフォト・カプラを構成する。フォト・カプラは、絶縁トランスの一次側回路と二次側回路の電気的な絶縁を確保するために採用している。識別抵抗Ｒ６は、識別端子ＩＤとグランド端子ＧＮＤとの間に接続されている。識別抵抗Ｒ６には、フォト・トランジスタＴＲ２が並列に接続されている。発光ダイオードＬＥＤ２とフォト・トランジスタＴＲ２は、フォト・カプラを構成し、絶縁トランスの一次側回路と二次側回路の電気的な絶縁を確保している。ノートＰＣ１０側では、電源Ｖｃｃに識別抵抗Ｒ５の一端が接続され、識別抵抗Ｒ５の他端がＥＣ２９の識別端子ＡＤ１と識別端子ＩＤに接続されている。識別端子ＩＤとグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４が直列に接続されている。抵抗Ｒ７とコンデンサＣ４の接続部分の端子はＥＣ２９の電力端子ＡＤ２に接続されている。

つづいて、電力計測システムの動作を説明する。電源プラグ１０１を通じて整流ブリッジ・ダイオード１０３に供給される交流電圧および交流電流は、電流センス抵抗Ｒ１および電圧センス抵抗Ｒ２で検出されて、それぞれの抵抗の両端電圧が差動増幅器１０５、１０７の＋入力および−入力に供給される。アナログ乗算器１０９は、差動増幅器１０５、１０７の出力を乗算して電流センス抵抗Ｒ１と電圧センス抵抗Ｒ２を通過する電力の瞬時値を示すアナログ信号を出力する。アナログ乗算器１０９の出力は、平均化回路１１１で平均値として出力され、交流電圧側の有効電力Ｐａを示す値としてＰＷＭ＿ＩＣ１１３の電力端子Ｐに供給される。

整流ブリッジ・ダイオード１０３は、交流電圧を全波整流して直流電圧を出力する。電解コンデンサＣ１は、直流電圧に含まれる交流成分を平滑化する。ＦＥＴ１２１は、一次巻線１１５に印加される直流電圧をスイッチングして、一次巻線１１５に交流電圧を発生させる。ＰＷＭ＿ＩＣ１１３は、ＦＥＴ１２１のスイッチング周期をＰＦＭまたはＰＷＭで制御して、一次巻線１１５に発生する電圧を制御する。ＰＷＭ＿ＩＣ１１３の電源端子Ｖｃｃには、補助巻線１１９と一次巻線１１５からの電圧が電解コンデンサＣ２で平滑化された直流電圧が供給される。

二次巻線１１７の出力電圧は、ダイオードＤ２と電解コンデンサＣ３で整流および平滑化されて直流電圧となる。ダイオードＤ２のカソードと二次巻線１１７のグランド側の端子との間の直流電圧の大きさは、発光ダイオードＬＥＤ１の発光量となってフォト・トランジスタＴＲ１に供給される。フォト・トランジスタＴＲ１から直流側の電圧のフィードバックを受けたＰＷＭ＿ＩＣ１１３は、二次巻線１１７の出力電圧が所定の値になるようにＦＥＴ１２１のオン・オフ周期を制御する。

ノートＰＣ１０には、定格容量の異なる複数のＡＣ／ＤＣアダプタが適合する。たとえば、ノートＰＣ１０をオフィスで使用するときには定格容量の大きなＡＣ／ＤＣアダプタを使用して、充電器３５に電池パック２８を充電させながらノートＰＣ１０の使用もできるようになっている。また、ノートＰＣ１０を携帯使用するときには、持ち運びに都合のよい定格容量の小さなＡＣ／ＤＣアダプタが使用できるようになっている。ノートＰＣ１０は、ＡＣ／ＤＣアダプタが過負荷で使用されることがないようにシステム・デバイスの消費電力を制御するが、そのためには、現在どの定格容量のＡＣ／ＤＣアダプタが接続されているかを認識する必要がある。

識別抵抗Ｒ５と識別抵抗Ｒ６は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００の定格容量を認識するための回路である。ＡＣ／ＤＣアダプタ１００がノートＰＣ１０に接続されたときに、ＥＣ２９の識別端子ＡＤ１には電圧Ｖｃｃが識別抵抗Ｒ５、Ｒ６の抵抗値で分圧された値の電圧が印加される。識別端子ＡＤ１に入力される電圧Ｖａｄ１は、識別抵抗Ｒ５、Ｒ６の抵抗値をそれぞれＲ５、Ｒ６とすれば、Ｖａｄ１＝Ｖｃｃ×Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６）となる。あらかじめ識別抵抗Ｒ６の値をＡＣ／ＤＣアダプタ１００のタイプごとに定めておき、ＥＣ２９にＶａｄ１と定格容量を対応させたデータを格納しておくことにより、ＥＣ２９は識別端子ＡＤ１に入力された電圧Ｖａｄ１で、現在接続されているＡＣ／ＤＣアダプタ１００の定格容量を認識することができる。

本実施の形態では、識別抵抗Ｒ６に並列にフォト・トランジスタＴＲ２が接続されている。ＰＷＭ＿ＩＣ１１３が、制御端子ＣＴＲＬを通じて発光ダイオードＬＥＤ２の発光を所定の周期で制御すると、識別抵抗Ｒ６の両端の抵抗値は同じ周期で変化する。したがって、識別端子ＩＤに現れる電圧Ｖｃｃを分圧した電圧は、同じ周期で変化して、識別端子ＩＤには、ＰＷＭ＿ＩＣ１１３の制御端子ＣＴＲＬにおけるオン・オフ周期に一致する周期のパルス状の電圧が発生する。パルス状の電圧は、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ４で平滑化されて、平均電圧となって電力端子ＡＤ２に入力される。

図３は、識別端子ＡＤ１と電力ＡＤ２に入力される電圧を示す図である。いま、ＰＷＭ＿ＩＣ１１３は、電力端子Ｐに入力された有効電力ＰａのＡＣ／ＤＣアダプタ１００の定格容量Ｗａに対する割合を計算し、その割合をフォト・トランジスタＴＲ２がオン・オフするデューティ比とするパルスを制御端子ＣＴＲＬから出力する。有効電力Ｐａの定格容量Ｗａに対する割合を％電力情報ということにする。

たとえば、乗算器１０９および平均化回路１１１で計測された有効電力Ｐａが定格容量Ｗａの８０％だとしたときに、オン期間ｔｏｎが１周期の８０％でオフ期間ｔｏｆｆが１周期の２０％のデューティ比８０％のパルスを制御端子ＣＴＲＬから出力する。その結果、制御端子ＣＴＲＬからは、％電力情報がデューティ比に変換されて出力される。％電力情報は、先の例でオン期間ｔｏｎが１周期の２０％でオフ期間ｔｏｆｆが１周期の８０％のデューティ比２０％のパルスに変換して出力することもできる。

識別抵抗Ｒ６の抵抗値は、フォト・トランジスタＴＲ２でバイパスされるため、ＥＣ２９の識別端子ＡＤ１には、オフ期間ｔｏｆｆのときの大きさがＶａｄ１でオン期間ｔｏｎのときの大きさがゼロのパルス信号が入力される。電力端子ＡＤ２には、識別端子ＡＤ１に入力される電圧の平均電圧Ｖａｄ２が印加される。その結果、ＥＣ２９は、Ｐａ／Ｗａ＝（１−Ｖａｄ２／Ｖａｄ１）×１００で計算した％電力情報に、あらかじめ認識したＡＣ／ＤＣアダプタ１００の定格容量Ｗａを乗算することで、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００の交流側を通過する有効電力Ｐａを取得することができる。有効電力Ｐａは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００の損失も含んでいるため、ノートＰＣ１０の動作に伴いＡＣ／ＤＣアダプタ１００の一次側から供給すべき電力の正確な値を示す。

図４は、ノートＰＣ１０が消費電力を制御する様子を説明する図である。図５は、企業全体の電力制御システムを説明する図である。図６は、図５の電力制御システムにおける電力制御の手順を示すフローチャートである。図５において、クライアント・コンピュータであるノートＰＣ１０がそれぞれのＲＪ４５コネクタ２３でネットワーク２００に接続されている。各ノートＰＣ１０には、対応するＡＣ／ＤＣアダプタ１００より電力が供給される。ネットワーク２００には、電力管理コンピュータ１５０も接続されている。オフィス・ビルや工場などの構内では、電力会社２０３の配電線を通じて供給された電圧が変圧器２０７で変換されて、電力が開閉器２０９ないし２１３を通じてノートＰＣ群、負荷２１５、負荷２１７に供給されている。

構内で使用する全電力量は電力量計２０５で計測されている。電力管理コンピュータ１５０は、電力量計２０５およびネットワーク２００に接続されている。電力管理コンピュータ１５０は、構内全体の消費電力を監視して制御するためのコンピュータである。電力管理コンピュータ１５０とノートＰＣ１０は、ネットワーク２００を通じて相互に通信できるように接続されている。

図４において、電源管理プログラム１５１は、電力管理コンピュータ１５０に定期的にＡＣ／ＤＣアダプタ１００の一次側における有効電力Ｐａの値を送る。この電力管理システムでは、ノートＰＣ群も消費電力を制御する対象に含めている。電力管理コンピュータ１５０は、構内全体の消費電力を管理する上で必要な場合に、ノートＰＣ１０に消費電力を低下させたり、また元の状態に戻したりする指示をだす。電力管理コンピュータ１５０は、電力量計２０５から送られた１時間当たりの構内全体の消費電力が所定値を超えたときに、構内のあらかじめ定めておいた負荷の制御盤に電力を低下させる指示をだす。電力管理コンピュータ１５０は、ノートＰＣ１０ごとに異なる値の電力低減の指示をだすことができる。たとえば、重要なノートＰＣ１０には、電力低減の割合を小さくし、その時間帯でさほど作業を必要としないノートＰＣ１０には電力低減の割合を大きくする指示をだすことができる。

電源管理プログラム１５１は、電力管理コンピュータ１５０とのインターフェース機能を果たすとともに、ノートＰＣ１０の内部の電源管理を行うための指示をだす。電源管理プログラム１５１は、ノートＰＣ１０の電源管理を自律的に行うポリシーを備えるようにしてもよい。たとえばノートＰＣ１０は、電力管理コンピュータ１５０からの指示から独立して、消費電力を時間帯によって独自に下げるようなスケジュール機能を含んでいてもよい。

電源ドライバ１５３は、電源管理プログラム１５１とＡＣＰＩＢＩＯＳとの情報転送を中継する。ＥＣ２９は、たとえば、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００から電力端子ＡＤ２に入力される％電力情報を４ミリ秒といった周期でポーリングして、さらに、１秒ごとに移動平均を計算して有効電力Ｐａを計算する。ＡＣＰＩＢＩＯＳは、ＥＣ２９が保有している有効電力Ｐａを定期的にポーリングして、電源ドライバ１５３を経由して電源管理プログラム１５１に転送する。電源管理プログラム１５１は、電源ドライバ１５３から受け取った有効電力Ｐａを、定期的に電力管理コンピュータ１５０に転送する。

電力管理コンピュータ１５０は、構内全体の消費電力や、企業の電力管理ポリシーに基づいて、ノートＰＣ群に消費電力を低下させる指示をだす。電力管理プログラム１５１は、電力管理コンピュータ１５０から消費電力を下げる指示がきたときに、低下させる消費電力の値、および優先順位を判断して電源ドライバ１５３を通じてＡＣＰＩＢＩＯＳ１５５およびＥＣ２９に指示をだす。

電源管理プログラム１５１は、自らデバイスを制御してノートＰＣ１０の消費電力を低下させてもよい。たとえば、電源管理プログラム１５１は、ビデオ・コントローラ１７に、ＬＣＤ１９の輝度を低下させたり、グラフィック・アクセラレータの動作周波数を低下させたりするための指示をだすことができる。電源管理プログラム１５１からの指示を受け取ったＡＣＰＩＢＩＯＳ１５５は、ＣＰＵ１１の動作周波数を低下させたり、光学ディスク・ドライブ２５の電源をオフにしたりする。電源管理プログラム１５１からの指示を受け取ったＥＣ２９は、ＬＥＤ３０の表示を消したり、放熱ファン４１の回転数を下げたりする。放熱ファン４１の回転数が下がると、ノートＰＣ１０の排熱能力が低下してノートＰＣ１０の機能が制約を受けることになる。排熱に関する実際の制御はノートＰＣ１０の熱管理プログラムが実行する。

ノートＰＣ１０は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００から電力の供給を受けて動作するときに、ＡＣ／ＤＣアダプタ１００の一次側での有効電力Ｐａを測定して電力管理コンピュータ１５０に通知することができるため、電力管理コンピュータ１５０はノートＰＣ群に対してきめ細かな電力管理をすることができる。各ノートＰＣ１０は電力を低下させたあとも新たに取得した有効電力Ｐａを電力管理コンピュータ１５０に送り続けるので、電力管理コンピュータ１５０は実際にノートＰＣ群の消費電力が低下したか否かを正確に把握し、さらに追加的な消費電力の低減が必要か否かを判断することができる。

つぎに図６の手順にしたがって、図５の電力制御システムにおいて電力制御をする方法を説明する。ブロック３０１では、電力管理プログラム１５１が定期的にＡＣ／ＤＣアダプタ１００の有効電力Ｐａを受け取っている。ブロック３０３では、電力管理プログラム１５１が電力管理コンピュータ１５０に定期的に有効電力Ｐａを報告する。ブロック３０５では、電力管理コンピュータ１５０が、構内全体の消費電力、ノートＰＣ群から受け取った有効電力Ｐａ、および電力管理ポリシーなどに基づいて、ノートＰＣ群の消費電力を低減する必要があるか否かを判断する。

消費電力を低減する必要がある場合は、ブロック３０７で電力管理コンピュータ１５０は、ネットワーク２００を通じて各ノートＰＣ１０に消費電力を低下させるように指示する。このとき、電力管理コンピュータ１５０は、各ノートＰＣ１０に異なる量の消費電力を低下させるように指示をだしてもよい。ブロック３０９では、電源管理プログラム１５１が、電力管理コンピュータ１５０から受け取った指示に基づいて、どのシステム・デバイスの消費電力を制限すべきかを判断して、電源ドライバ１５３を通じてＡＣＰＩＢＩＯＳ１５５およびＥＣ２９に指示する。ブロック３１１では、電源管理プログラム１５１は消費電力を低減したあとのＡＣ／ＤＣアダプタ１００の消費電力を取得し、電力管理コンピュータ１５０に通知する。電力管理コンピュータ１５０は、その結果に基づいてブロック３０５でさらに電力の低減が必要か否かを判断することができる。

これまでの説明では％電力情報を、ＥＣ２９の電力端子ＡＤ２に入力されるアナログの電圧信号として転送する例を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ＥＣ２９の識別端子ＡＤ１に入力されるパルス信号から直接デューティ比を計算して％電力情報を取得することもできる。この場合、％電力情報はディジタルの電圧信号として転送することになる。また、本発明では、％電力情報に代えて整流ブリッジ・ダイオード１０３の一次側で測定した有効電力Ｐａの絶対値をＥＣ２９に転送するようにしてもよい。この方法は、ＰＷＭ＿ＩＣ１１３がアナログの電力値をディジタルの電力値に変換して制御端子ＣＴＲＬから送出することで実現できる。

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。

電力計測システムを搭載するノート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。ノートＰＣとＡＣ／ＤＣアダプタにより構成される電力計測システムのブロック図である。識別端子ＡＤ１と電力ＡＤ２に入力される電圧を示す図である。ノートＰＣが消費電力を制御する様子を説明する図である。企業全体の電力制御システムを説明する図である。図５の電力制御システムにおける電力制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１…電源プラグ
１０３…整流ブリッジ・ダイオード
１０９…アナログ乗算器（マルチプライヤ）
１１１…平均化回路
１１３…ＰＷＭ＿ＩＣ
２００…ネットワーク

Claims

交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣアダプタと該ＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受ける電子機器において構成される電力計測システムであって、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタの交流電圧側の電力を測定する電力測定回路と、
前記電力測定回路が計測した電力に対応する電力情報を前記電子機器に出力する第１のコントローラと、
前記電子機器に搭載され前記第１のコントローラから前記電力情報を受け取る第２のコントローラと
を有する電力計測システム。
前記電力情報が、前記電力測定回路が測定した電力の前記ＡＣ／ＤＣアダプタの定格容量に対する割合に対応する％電力情報である請求項１に記載の電力計測システム。
前記第１のコントローラは、前記％電力情報を所定のデューティ比のパルス信号として生成する請求項２に記載の電力計測システム。
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが絶縁変圧器を含み、前記％電力情報がフォト・カプラを通じて前記第１のコントローラから前記第２のコントローラに転送される請求項２または請求項３に記載の電力計測システム。
前記％電力情報が前記ＡＣ／ＤＣアダプタの識別回路を通じて前記第２のコントローラに転送される請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の電力計測システム。
前記第２のコントローラは、前記％電力情報を前記識別回路を構成する分圧抵抗の電圧が前記デューティ比でオン・オフされた情報として受け取る請求項５に記載の電力計測システム。
前記オン・オフされた情報は、アナログ信号の情報である請求項６に記載の電力計測システム。
前記第２のコントローラは、前記識別回路を通じて前記ＡＣ／ＤＣアダプタの定格容量を認識して前記％電力情報から有効電力を生成する請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の電力計測システム。
交流電圧を直流電圧に変換し電子機器に電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタであって、
整流回路と、
前記整流回路の一次側の電力を測定する電力測定回路と、
前記電力測定回路が測定した電力に対応する電力情報を出力するコントローラと、
前記コントローラの出力を前記電子機器に転送する転送回路と
を有するＡＣ／ＤＣアダプタ。
前記電力測定回路が、前記交流電圧側の電圧を検出する第１の差動増幅器と前記交流電圧側の電流に対応する電圧を検出する第２の差動増幅器と前記第１の差動増幅器の出力と前記第２の差動増幅器の出力を乗算するアナログ乗算器と該アナログ乗算器の出力に接続された平均化回路を含む請求項９に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
前記コントローラは、前記電力情報を前記電力測定回路が測定した電力の前記ＡＣ／ＤＣアダプタの定格容量に対する割合に対応するデューティ比のパルス信号として生成し、前記転送回路が前記パルス信号でオン・オフするフォト・カプラを含む請求項９または請求項１０に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
前記フォト・カプラを構成するフォト・トランジスタが、前記電子機器が前記ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたことを認識する識別抵抗に並列に接続されている請求項１１に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けるコンピュータであって、
システム・デバイスと
前記ＡＣ／ＤＣアダプタの接続を検出する識別回路と、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタの交流電圧側で測定された電力に対応する電力情報を前記識別回路を通じて受け取るコントローラと
を有するコンピュータ。
前記コントローラは前記電力情報に基づいて前記システム・デバイスの消費電力を低下させる請求項１３に記載のコンピュータ。
それぞれ交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けネットワークに接続された複数のクライアント・コンピュータと、前記ネットワークに接続された電力管理コンピュータとで構成される電力制御システムにおける電力制御の方法であって、
各ＡＣ／ＤＣアダプタが交流電圧側の電力を計測するステップと、
各クライアント・コンピュータが、各ＡＣ／ＤＣアダプタから前記計測された電力に対応する電力情報を受け取るステップと、
前記クライアント・コンピュータが前記ネットワークを通じて前記電力管理コンピュータに前記電力情報に対応する電力値を転送するステップと、
前記電力管理コンピュータが各クライアント・コンピュータから受け取った電力値に基づいて前記クライアント・コンピュータに消費電力を低下させる指示をだすステップと
を有する電力制御の方法。
前記電力管理コンピュータは、前記クライアント・コンピュータごとに異なる消費電力値を低下させる指示をだす請求項１５に記載の電力制御の方法。
それぞれ交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けネットワークに接続された複数のクライアント・コンピュータと、前記ネットワークに接続された電力管理コンピュータとで構成される電力制御システムであって、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが計測した交流電圧側の電力に対応する電力情報を前記クライアント・コンピュータが受け取り、
前記クライアント・コンピュータが前記ネットワークを通じて、前記電力管理コンピュータに前記電力情報に対応する電力値を転送し、
前記電力管理コンピュータが前記クライアント・コンピュータから受け取った電力値に基づいて前記クライアント・コンピュータに消費電力を低下させる指示をだす
電力制御システム。
前記クライアント・コンピュータは、消費電力を低下させたあとの前記電力値を前記電力管理コンピュータに転送する請求項１７に記載の電力制御システム。