JP5061146B2 - 電力計測回路の校正方法および携帯式コンピュータ - Google Patents

Description

本発明は、携帯式コンピュータに搭載される交流電源から供給される電力を計測する簡易な電力計測回路を校正する技術に関し、さらに詳細には携帯式コンピュータの動作中に校正する技術に関する。

ノートブック型パーソナル・コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）には、電池パックが搭載されており、移動先では電池から電力を供給し、オフィスではＡＣ／ＤＣアダプタから電力を供給して使用することができる。これまでノートＰＣには、電池による動作時間を長くするために電池駆動時の消費電力を低減するためのさまざまな技術が導入されてきた。昨今、ノートＰＣがデスクトップ型コンピュータに代わって多数使用されるようになると、交流電源で駆動している間の消費電力を低減することの重要性が叫ばれてきている。そのためには、交流電源からノートＰＣに供給される電力をシステムが正確に計測する必要がある。

ノートＰＣが消費電力を計測して、デバイスの制御に使用したり、計測値をユーザに提示したり、あるいは計測値を構内の電力管理用コンピュータに転送したりするためには、アナログ量としての電圧および電流を計測してそれらをディジタル化し、ディジタル演算を行って電力を計算する。電力を正確に計測するためには、アナログ量の処理ために複数の抵抗、演算増幅器およびトランジスタを組み合わせたアナログ回路が必要となる。そして、抵抗値には製造上の公差がありさらに抵抗値は温度により変化する。さらに演算増幅器やトランジスタには、オフセットや温度によるドリフトが発生する。これらを補整することができる精度の高いアナログ回路を設けることはノートＰＣにコストの増大をもたらす。

特許文献１には、アプリケーション・プログラムの実行方法を適宜選択してＰＣの消費電力を低減するために、ユーザに消費電力を知らせるための技術を開示する。同文献には、ＡＣアダプタからＤＣ／ＤＣコンバータまでの回路の途中に２つの演算増幅器と１つのバイポーラ・トランジスタと複数の抵抗で構成されたＡＣアダプタ電流計測回路が開示されている。また、同文献には、このＡＣアダプタ電流計測回路に代えて、インテリジェント・バッテリィ・パックが計測した電力値を利用してディスプレイに表示する方法を開示する。この場合、ＰＣにＡＣアダプタからシステム・コンポーネントに電力を供給しているときには、一時的にＡＣアダプタからの電力供給を停止してバッテリィ・パックから放電させ放電に伴う電力を計測する。

特許文献２には、ノートＰＣに搭載されるインテリジェント電池の劣化量を適切に取得するために、ノートＰＣにＡＣアダプタから電力を供給している間にその電力供給を一旦停止して電池の放電を行い、そのときの充放電電流をインテリジェント電池からノートＰＣが取得することが記載されている。

特開２００１−２２８９４２号公報 特開２００３−９２８３６号公報

ノートＰＣに搭載さる電池パックには、充放電や残容量を管理するために精度の高い電流および電圧計測回路が組み込まれているため、特許文献１に記載された発明のように、電池パックで計測したデータを使用してノートＰＣの電力をディスプレイに表示する場合には都合がよい。しかし、交流電源から供給される電力に基づいてノートＰＣをきめ細かく制御しようとすれば、高い頻度で電池パックからの電力供給に切り替える必要があり、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されて充電可能な状態であるにもかかわらず電池パックの容量が低下してしまう。この問題を解消するために、特許文献１の発明では、表示間隔または取得データの更新間隔を２秒以上に設定するようにしている。したがって、消費電力をノートＰＣのきめ細かな制御に利用したり、建物の電力管理に使用するために外部に転送したりするには、特許文献１のような方法ではノートＰＣからＡＣ／ＤＣアダプタを取り外して使用する場合に、電池の容量が不足している事態が生ずる。

そこで本発明の目的は、簡単な電力計測回路で交流電源から供給される電力を正確に計測することができるノートＰＣを提供することにある。さらに本発明の目的は、電池パックの電池の電力消費を少なくしながら交流電源から供給される電力を正確に計測することができるノートＰＣを提供することにある。さらに本発明は、そのようなノートＰＣにおける電力計測回路の校正方法を提供することにある。

本発明は、交流電源が供給する電力で電池を充電しながらシステム・デバイスに電力を供給することが可能な携帯式コンピュータにおいて、交流電源から携帯式コンピュータに供給されるＡＣ側電力を計測するＡＣ側電力計測回路の校正に関する。本発明においては、ＡＣ側電力計測回路はコストの増大を防ぐために簡易な回路で構成するが、電池を充電する電力を計測するＤＣ側電力計測回路は、電池の厳格な管理に供するために精度が高いものになっている。本発明においては、ＤＣ側電力計測回路を基準器として利用してＡＣ側電力計測回路が計測した電力値を補正する。

ＡＣ側電力計測回路が計測する電力は、電池が充電されているときは充電に費やす電力とシステム・デバイスに供給する電力を含む。したがって、携帯式コンピュータ自体で校正しようとすれば、校正回路もシステム・デバイスの一部になるため、ＡＣ側電力計測回路の読み取り値であるＡＣ側電力値とＤＣ側電力計測回路の読み取り値であるＤＣ側電力値を直接対比させて偏差を把握して校正することはできない。本発明では、ＡＣ側電力計測回路を校正するために携帯式コンピュータをシステム・デバイスの消費電力の変動が少ない校正モードの動作状態に移行させてＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組で構成されるデータを収集する。そして通常モードの動作状態でＡＣ側電力計測回路から受け取ったＡＣ側電力値を収集したデータに基づいて補正して出力する。複数のＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組は、通常モードの動作状態でコントローラによる参照が可能な校正テーブルに格納することができる。

校正テーブルを利用すれば、コントローラはＡＣ側電力計測回路のＤＣ側電力計測回路に対する偏差を簡単に認識することができる。したがって、通常モードの動作状態でＡＣ側電力計測回路が計測したＡＣ側電力値を、校正テーブルを参照して補正することができる。校正モードの動作状態をパワー・オフ状態またはサスペンド状態として選択すれば、システム・デバイスの消費電力は通常モードのパワー・オン状態における消費電力に比べて非常に小さくかつ変動も少ないため、充電を停止している間に実際に計測する電力をゼロとみなして両者の偏差を把握してＡＣ側電力計測回路のオフセット補正をすることができる。また、ＤＣ側電力値とＡＣ側電力値を直接対比させた複数のデータの組を校正テーブルに格納することで、ＡＣ側電力計測回路のゲイン補正をすることができる。

校正モードの動作状態をパワー・オン状態におけるシステム・デバイスの変動の少ない状態にすることで形成することもできる。パワー・オン状態においてシステム・デバイスの中で大きな電力を消費するプロセッサやハードディスク・ドライブなどをアイドル状態やスタンバイ状態に移行させると、システム負荷の消費電力を小さくし、かつ変動をなくすことができる。ただし、サスペンド状態やパワー・オフ状態とは異なり、システム・デバイスの消費電力はゼロとみなせる程度まで小さくないので、ＡＣ側電力値とＤＣ側電力値を直接対比させて偏差を把握することはできない。パワー・オン状態における校正モードではＡＣ側電力計測回路の充電を開始したあとの読み取り値と充電を停止したときの読み取り値との差を同一条件のＤＣ側電力計測回路の読み取り値の差と比較してゲイン補正をすることができる。

電池は、携帯式コンピュータの筐体内部に組み込まれていてもよいが、内部にＤＣ側電力計測回路を備えた筐体に着脱可能な電池パックとしてもよい。ＡＣ側電力計測回路が、被計測電流が流れるセンス抵抗と、センス抵抗の両端に接続された分圧抵抗と、分圧抵抗に接続されセンス抵抗が検出した電圧を増幅する演算増幅器を含むような場合は演算増幅器の耐電圧を下げることができるが、分圧抵抗による誤差が大きくなるので特に本発明により校正することは有益である。

校正されたＡＣ側電力計測回路の出力はディスプレイに定期的に表示することで、ユーザにプログラムの実行状態と消費電力の関係に関する情報を提供することができる。本発明では、電池の残容量がある程度以下でないと充電中にＡＣ側電力計測回路の計測スパン全体に渡ってＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組で構成されるデータを取得することができない。そこで、校正モードに移行する際には、データを収集する前に携帯式コンピュータに対する電力源を交流電源から一旦電池に切り換えて電池を所定の残容量まで放電させることが望ましい。

本発明により、簡単な電力計測回路で交流電源から供給される電力を正確に計測することができるノートＰＣを提供することができた。さらに本発明により、電池パックの電池の電力消費を少なくしながら交流電源から供給される電力を正確に計測することができるノートＰＣを提供することができた。さらに本発明により、そのようなノートＰＣにおける電力計測回路の校正方法を提供することができた。

本実施の形態にかかるノート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。 電池パックとノートＰＣの一部の要素で構成される校正システムの概要を示すブロック図である。 校正システムの主要部を形成するエンベデッド・コントローラの機能ブロック図である。 ＡＣ側電力計測回路に存在する計測誤差を説明する図である。 システム・デバイスが校正モードに移行している間に電池ブロックを充電するときの経過時間に対してＡＣ側電力計測回路とＤＣ側電力計測回路がそれぞれ計測した電力が変化する様子を示す図である。 校正テーブルのデータ構造を示す図である。 校正システムを実現するソフトウエアの構成を示すブロック図である。 校正の手順を示すフローチャートである。 校正の他の手順を示すフローチャートである。

［ノートＰＣの主要な構成］
図１は、本実施の形態にかかるノート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）２３、光学ディスク・ドライブ（ＯＤＤ）２５、およびＬＡＮコントローラ２７が接続されている。ＨＤＤ２３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の電源を管理したり本発明の校正に関する処理を行ったりする電源管理プログラム（図７参照）を格納する。ＬＡＮコントローラ２７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２９に接続されている。コネクタ２９をネットワークに接続することで、ノートＰＣ１０は、電力情報をネットワークに出力することができる。さらにサウス・ブリッジ２１は、ＬＰＣバス３１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３１には、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ３３およびエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）３５が接続されている。ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ３３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ＡＣＰＩ ＢＩＯＳ、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。

ＥＣ３５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。ＥＣ３５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。ＥＣ３５は後に詳しく説明するように、本実施の形態にかかる校正システムの主要な機能を担う。ＥＣ３５は電池パック３７に対してコマンドを送って通信を行い、電池パック３７から充電電流の電流設定値、充電電圧の電圧設定値、充放電電流、充放電電圧および残存容量などのデータを受け取る。ＥＣ３５は、電池パック３７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４１に設定する。

さらに、ＥＣ３５はキーボード・コントローラの機能も備えておりキーボード／マウス４７が接続される。ＥＣ３５にはまた放熱ファン４９も接続される。放熱ファン４９は、筐体の内部の温度の高い空気を外部に排気して、筐体内部の温度を制御する。放熱ファン４９の動作および回転速度は、筐体内部の要所に設けられた温度センサの出力に基づいてＥＣ３５が制御する。充電器４１は、ＥＣ３５により設定された電流設定値および電圧設定値に基づいて、定電流定電圧制御方式（ＣＣＣＶ）で電池パック３７の電池セルを充電する。ＥＣ３５にはさらに、パワー・コントローラ３９が接続されている。パワー・コントローラ３９はハードウエア論理回路で構成されており、ＥＣ３５からの指示に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４３を制御する。

ここでノートＰＣ１０が動作するときの電源状態について説明する。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、パワー・オン状態であるＳ０ステートに対してＳ１〜Ｓ５の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状態またはsuspend to RAMといわれ、ノートＰＣ１０は、メイン・メモリ１５、サウス・ブリッジ２１、ＥＣ３５、およびＬＡＮコントローラ２２以外のデバイスに対する電源をオフにする。

Ｓ４ステートはＡＣＰＩでサポートされるパワー・ステートの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状態といわれる。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してからパワー・コントローラ３９および電源の起動に最小限必要なデバイス以外のデバイスに対する電源をオフにする。Ｓ５ステートはいわゆるソフト・オフといわれるパワー・オフ状態で、ＯＳがコンテキストをＨＤＤ２３に格納しない点を除いては電力を供給するデバイスの範囲はＳ４ステートと同じである。

ノートＰＣ１０では、Ｓ５ステートに対して、Ｓ５（ＡＣ）ステートおよびＳ５（ＤＣ）ステートを定義している。Ｓ５（ＤＣ）ステートはＡＣ／ＤＣアダプタ４５が外されて電池パック３７から一部のシステム・デバイスに電力が供給されているパワー・オフ状態を意味し、Ｓ５（ＡＣ）ステートは、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５から一部のシステム・デバイスに電力が供給されるパワー・オフ状態を意味する。Ｓ５（ＤＣ）ステートでは、パワー・オフ状態でのバッテリィの消耗を極力少なくするために、パワー・コントローラ３９などのノートＰＣ１０に電源を供給するために必要な最小限のデバイスにだけ電力が供給される。Ｓ５（ＡＣ）ステートでは、ＥＣ３５、サウス・ブリッジ２１、パワー・コントローラ３９、ＬＡＮコントローラ２７に電力が供給され、ＬＡＮコントローラ２７がネットワークを通じてマジックパケットを受け取ってノートＰＣ１０が起動できるようになっている。さらに、Ｓ５（ＡＣ）ステートでは、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５が充電器４１に電力を供給して、電池パック３７を充電することができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５または電池パック３７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それらに電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、システムの電力供給範囲をＳ０ステート〜Ｓ５ステートにするために複数の電源系統で構成されている。ユーザがキーボード４７から操作したり、ノートＰＣの筐体の開閉を示すセンサが差動したり、ＣＰＵ１１が所定時間以上アイドル状態となったり、あるいは、電池パック３７の残容量が一定値以下になったりしたようなさまざまなイベントが発生すると、ＥＣ３５はそのイベントを検知してパワー・コントローラ３９に指示しノートＰＣ１０のパワー・ステートを遷移させる。

ＡＣ／ＤＣアダプタ４５は交流の入力電圧を一定の直流電圧（２０Ｖ）に変換する。ＡＣ／ＤＣアダプタ４５は、ノートＰＣ１０に接続されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３と充電器４１に電力を供給する。電池パック３７は、米国インテル社および米国デュラセル社によって提唱されたスマート・バッテリ・システム（ＳＢＳ：Smart Battery System)と呼ばれる規格に準拠している。同規格に準拠した電池パックは、スマート・バッテリィまたはインテリジェント・バッテリィと呼ばれる。

なお、図１および図２は本実施の形態を説明するために、本実施の形態に関連する主要なハードウエアの構成および接続関係を簡略化して記載したに過ぎないものである。ここまでの説明で言及した以外にも、ノートＰＣ１０を構成するには多くのデバイスが使われる。しかしそれらは当業者には周知であるので、ここでは詳しく言及しない。図で記載した複数のブロックを１個の集積回路もしくは装置としたり、逆に１個のブロックを複数の集積回路もしくは装置に分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。また、各々のデバイスの間を接続するバスおよびインターフェースなどの種類はあくまで一例に過ぎず、それら以外の接続であっても当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。

［校正システムの全体構成］
図２は、電池パック３７とノートＰＣ１０の一部の要素で構成される本発明の実施の形態にかかる校正システムの概要を示すブロック図である。本発明との関連では電池パック３７の構成は周知である。電池パック３７は、本実施の形態ではノートＰＣ１０の筐体に着脱可能な構成になっているが、本発明は電池パック３７の内部の構成要素がノートＰＣ１０の筐体の内部に実装されるような場合にも適用することができる。

電池パック３７は、複数の単位セルからなる電池ブロック１０１、電池パック３７を制御すると共にＥＣ３５とコミュニケーション・ライン（CLOCKおよびDATAの２線）を介して通信を行うＭＰＵ１１１、電池パック３７に対する充放電電流を計測する電流計測回路１０３、ならびに電池ブロック１０１およびセルの端子電圧を計測する電圧計測回路１０５などを備えている。電池ブロック１０１は、例えば２並列３直列(１.８Ａｈ/セル)の６セルで構成されるリチウム・イオン組電池である。

ＭＰＵ１１１は、８〜１６ビット程度のＣＰＵの他に、アナログ信号処理回路、ＲＡＭ、フラッシュ・メモリ、アナログ入出力、およびディジタル入出力などを１個のパッケージの中に備えており、ＣＰＵはフラッシュ・メモリに格納されたファームウエアを実行して、電池パックの動作に関する演算および制御を行う。電流計測回路１０３および電圧計測回路１０５から出力されたアナログ信号は、ＭＰＵ１１１のアナログ入出力に入力され、アナログ信号処理回路でＡ/Ｄ(Analog to Digital)変換される。ディジタル値に変換された電流および電圧に基づいて、ＭＰＵ１１１は電池ブロック１０１の残容量、充放電電流、セル電圧、および充放電回数などの電池の管理に関わる管理情報を把握することができる。

ＭＰＵ１１１は、電流計測回路１０３および電圧計測回路１０５から受け取った充電電流および充電電圧から充電時にＡＣ／ＤＣアダプタ４５から供給された電力（以後、充電電力という。）を計算することができる。管理情報および充電電力はＭＰＵ１１１のレジスタに格納され、コミュニケーション・ラインを介してＳＢＳで定められたプロトコルによってＥＣ３５が定期的に受け取る。

電流計測回路１０３では、充電時は電池ブロック１０１に流れ込む充電電流によって、センス抵抗ＲＳの両端に電位差が発生する。この電位差は、演算増幅器ＡＭＰ１によって差動増幅される。また、演算増幅器ＡＭＰ２とトランジスタによって、演算増幅器ＡＭＰ１の出力電圧に比例する電流が抵抗Ｒ４を流れる。最終的に電池ブロック１０１の充電電流の値は、抵抗Ｒ５に発生する電圧に変換することができる。この電圧はＭＰＵ１１１のＡ/Ｄ＃２ポートに出力される。また、電圧計測回路１０５では、抵抗Ｒ６とＲ７で分圧された電池ブロック１０１の出力電圧が演算増幅器ＡＭＰ３によって差動増幅された後にＭＰＵ１１１のＡ/Ｄ＃１ポートに出力される。ＭＰＵ１１１のアナログ信号処理回路は、これらの出力電圧をＡ/Ｄ変換することによって電池ブロック１０１の現在の充電電流および充電電圧を常に計測することができる。計測された現在の充電電流および充電電圧は、一定間隔ごとにＭＰＵ１１１内部のフラッシュ・メモリに保存される。本実施例では１０００ミリ秒間隔で記録を行っている。

さらにＭＰＵ１１１は、放電保護スイッチＤ−ＦＥＴ１０７および充電保護スイッチＣ−ＦＥＴ１０９を制御する出力ポートを備えている。Ｄ−ＦＥＴ１０７は電池ブロック１０１の過放電を防止するトランジスタであり、Ｃ−ＦＥＴ１０９は過充電を停止するトランジスタである。充電中および放電中は、Ｄ−ＦＥＴ１０７およびＣ−ＦＥＴ１０９はオンに設定される。電池ブロック１０１の近傍には電池ブロック１０１の温度を監視するサーミスタ１１３が配置され、このサーミスタに発生する電圧はＥＣ３５に出力される。以上で述べた電池パック３７の構成は、ＳＢＳ規格に準拠したインテリジェント電池の構成としては一般的なもので、本発明を実現する上で電池パック３７に対する特別な変更は生じない。

ノートＰＣ１０においては、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５にセンス抵抗１５１の一端が接続され、センス抵抗１５１の他端がＦＥＴ１６２のソースに接続され、ＦＥＴ１６２のドレインがダイオード１７３のアノードに接続されている。ＦＥＴ１６２のゲートはＥＣ３５に接続されている。ダイオード１７３のカソードは充電器４１とＤＣ／ＤＣコンバータ４３に接続されている。センス抵抗１５１からダイオード１７３までは、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５がＤＣ／ＤＣコンバータ４３のシステム・デバイスと充電器４１に電力を供給するＡＣ側電力ライン１６０を構成する。

センス抵抗１５１の一端とグランドとの間には、分圧抵抗１５３と分圧抵抗１５７が直列に接続され、センス抵抗１５１の他端とグランドとの間には、分圧抵抗１５５と分圧抵抗１５９が直列に接続されている。分圧抵抗１５３と分圧抵抗１５７の接続点は、演算増幅器１６１の−入力端子に接続され、分圧抵抗１５５と分圧抵抗１５９の接続点は、演算増幅器１６１の＋入力端子に接続される。演算増幅器１６１の出力はＥＣ３５に接続される。

抵抗１５１〜１５９および演算増幅器１６１は、ＡＣ側電力ライン１６０に流れる電流を計測する電流計測回路１７９を構成する。電流計測回路１７９は、センス抵抗１５１に流れる電流に比例する電圧を増幅して演算増幅器１６１からＥＣ３５のＡ／Ｄ端子に出力する。ＥＣ３５は受け取ったアナログ電圧をディジタル化して、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５の定格出力電圧を使って、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５が供給する電力を計算する。ノートＰＣ１０に搭載される電流計測回路１７９とＥＣ３５はＡＣ側電力計測回路を構成し、電池パック３７に搭載される電流計測回路１０３、電圧計測回路１０５、およびＭＰＵ１１１はＤＣ側電力計測回路を構成する。

ＦＥＴ１６２はＥＣ３５により制御され、後に説明する校正モードにおいてＡＣ／ＤＣアダプタ４５からＤＣ／ＤＣコンバータ４３に供給する電力を一旦停止して電池ブロック１０１から電力を供給する際にオフになり、その他の状態ではオンになっている。充電器４１は、ＦＥＴ１６３およびＦＥＴ１６５と、これらを同期整流方式でＰＷＭ制御するスイッチング制御回路（ＰＷＭ＿ＩＣ）１６４で構成されている。ＦＥＴ１６２のドレインとグラウンドとの間には、直列接続されたＦＥＴ１６３とＦＥＴ１６５が接続されている。ＦＥＴ１６３とＦＥＴ１６５の接続部とグラウンドとの間には、直列に接続されたインダクタ１６７とキャパシタ１６９が接続されている。インダクタ１６７とキャパシタ１６９の接続点は、ＦＥＴ１０９およびダイオード１７１のアノードに接続されている。ダイオード１７１のカソードは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３に接続されている。

インダクタ１６７およびキャパシタ１６９は充電器４１に対する平滑回路を構成し、スイッチング制御回路１６４を駆動して生成された直流の充電電流の脈動は、インダクタ１６７とコンデンサ１６９により低減される。充電器４１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５から入力された直流電圧を電池ブロック１０１の充電に適した直流電圧に変換して出力する。図には示していないが、充電器４１の電圧フィードバック入力および電流フィードバック入力には、充電器４１から出力された出力電圧（充電電圧）および出力電流（充電電流）に対応した電圧がフィードバック制御のために入力される。

充電器４１の電流設定値入力Ｉｓｅｔおよび電圧設定値入力Ｖｓｅｔには、ノートＰＣ１０の内部で生成された一定電圧を分圧した基準電圧源１７５により電圧が入力される。基準電圧源１７５は、ＥＣ３５からの指示に基づいて電圧設定値入力Ｖｓｅｔには設定電圧を入力し、電流設定値入力Ｉｓｅｔには設定電流を入力する。充電器４１は出力電圧または出力電流が設定電圧または設定電流のいずれかに一致するように動作する。充電器４１は、充電初期には定電流制御で動作するが、充電が進行して充電電流が減少し設定電流よりも少なくなると、自動的に出力電圧を設定電圧に一致させるようにして定電圧制御で動作する。逆に、定電圧制御で動作しているときに何らかの原因で充電電圧が低下して設定電圧よりも下がると、自動的に出力電流を設定電流に一致させるようにして定電流制御で動作する。

ＥＣ３５は、電源以外にもノートＰＣ１０を構成する多くのハードウエア要素を制御する集積回路である。ＥＣ３５は、電池パック３７と通信して、ＭＰＵ１１１から電池ブロック１０１の表面温度、セル電圧、電池ブロック電圧、充放電電流、充放電電力、残容量および充電器４１に設定する設定電圧および設定電流などの管理情報を取得することができる。ＥＣ３５は、ＭＰＵ１１１から受け取った設定電圧および設定電流を基準電圧源１７５に設定する。たとえば、ＭＰＵ１１１が設定電圧および設定電流をゼロにするようにＥＣ３５に指示をすると、電圧設定値入力Ｖｓｅｔ、電流設定値入力Ｉｓｅｔにゼロ電圧が設定され充電器４１は動作を停止する。充電器４１の動作を開始するときは、ＭＰＵ１１１から指示を受けたＥＣ３５が基準電圧源１７５を経由して、電圧設定値入力Ｖｓｅｔおよび電流設定値入力Ｉｓｅｔにゼロ以外の電圧を設定する。

［電力の計測誤差］
電池パック３７では、安全の確保および充放電の適正化のために電圧、電流および残容量などの電池の特性を厳格に管理する必要がある。したがって、ＤＣ側電力計測回路は高い精度がでるように構成されている。たとえば、電流計測回路１０３では、耐電圧の高い演算増幅器を使用しているので、センス抵抗ＲＳの両端電圧を直接演算増幅器ＡＭＰ１に入力することができるため電流計測回路１７９のような分圧抵抗１５３〜１５９を採用することにより発生する計測誤差は少ない。さらに、演算増幅器を２段接続しさらにバイポーラ・トランジスタを使用して増幅率の精度を向上している。また、ＭＰＵ１１１では、ΔΣＡ／Ｄ変換法によりＡ／Ｄ変換してから電力計算をしており、ディジタル処理系でも誤差の少ない計算方式を採用している。

これに対して電流計測回路１７９はできるだけコストの低減を図るため、演算増幅器１６１は耐電圧の低いものを採用する。したがって、ＡＣ側電力ライン１６０に流れる電流値に相当するセンス抵抗１５１の両端電圧を演算増幅器１６１に入力するには、分圧抵抗１５３〜１５９で分圧する必要がある。ここで各分圧抵抗の抵抗値には製造上の公差がある。たとえば、センス抵抗を０．０１Ωとして公差がゼロと仮定し、分圧抵抗１５３〜１５９の抵抗値をそれぞれ１００ＫΩとしてそれらの公差を０．１％と仮定すれば、演算増幅器１６１の増幅率を２００倍にしたときに、計算上では５Ａの実際の電流に対して最大で９Ａに相当するセンス抵抗１５１の両端電圧が演算増幅器１６１に供給されることになり、計測誤差が非常に大きくなる。また、演算増幅器を１段にしたりするなどして簡素化しているためアナログ系の計測誤差が大きくなる。さらにＥＣ３５では、ディジタル処理系の負担を軽くしたりするためにΔΣＡ／Ｄ変換法のような高度なディジタル演算方式を採用していないことなどもＤＣ側電力計測回路に比べて計測誤差が大きいことの一因になっている。

［校正システムの主要な構成］
本発明においては、精度の低いＡＣ側電力計測回路の校正を、精度の高いＤＣ側電力計測回路を基準器とみなして行う。計測器の校正を行うためには、基準器と被校正器で同一の電力値を計測して両者間の偏差を把握する必要があるが、ＡＣ側電力計測回路がノートＰＣ１０に実装されている状態で校正をするために、２つの計測器が同一の電力値を計測することが簡単にはできない。本実施の形態では、ＡＣ側電力計測回路の計測値のＤＣ側電力計測回路の計測値に対する偏差を把握するために、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５からノートＰＣ１０に電力を供給しながら、ＡＣ側電力計測回路でＡＣ側電力ライン１６０を通過する電力値であるＡＣ側電力値を計測し、ＤＣ側電力計測回路でＤＣ側電力ライン１７０を通過する充電電力値であるＤＣ側電力値を計測する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３から電力の供給を受けるシステム・デバイスが消費する電力が変化しないようにシステム・デバイスを校正モードに移行させる。システム・デバイスの校正モードへの移行については後に説明する。

図３は、校正システムの主要部を形成するＥＣ３５の機能ブロック図である。Ａ／Ｄ変換部２０１は、電流計測回路１７９の演算増幅器１６１からＡＣ／ＤＣアダプタ４５がノートＰＣ１０に供給する電流をアナログの電圧として受け取る。この電流は、電池ブロック１０１が充電中であれば、ＤＣ側電力ライン１７０に流れる充電電流も含んでいる。Ａ／Ｄ変換部２０１は、アナログの電圧値をディジタルの電圧値に変換して電力計算部２０３に送る。電力計算部２０３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５の定格出力電圧とＡ／Ｄ変換部２０１から受け取った電圧値に基づいて計算した電力値を動作モード切換部２０５に送る。また、ＭＰＵ１１１が出力したディジタルの充電電力値は、データ取得部２１３が定期的に受け取り動作モード切換部２０５に送る。

動作モード切換部２０５は、ＣＰＵ１１が実行する電力管理プログラム（詳細は後述する。）から指示を受けて、ＥＣ３５を校正モードと通常モードのいずれかに移行させることができる。動作モード切換部２０５はまた、ノートＰＣ１０がＳ３ステートまたはＳ５（ＡＣ）ステートに移行したときにＥＣ３５を校正モードに移行させる。動作モード切換部２０５は、ＥＣ３５を通常モードに設定したときは、電力計算部２０３から受け取ったＡＣ側電力値をデータ出力部２０７に送る。データ出力部２０７は、後に説明するように校正テーブル２１１を参照して通常モードでＡＣ側電力計測回路から受け取ったＡＣ側電力値を補正して電源管理プログラム１５１を実行するＣＰＵ１１に送る。また、動作モード切換部２０５はＥＣ３５を通常モードに設定したときは、データ取得部２３１がＭＰＵ１１１から受け取った残容量を、電源管理プログラム１５１を実行するＣＰＵ１１に送り、さらに充電器４１に対する電圧設定値および電流設定値を基準電圧源１７５に設定する。

動作モード切換部２０５はＥＣ３５を校正モードに設定したときは、電力計算部２０３から受け取ったＡＣ側電力値とデータ取得部２１３から受け取ったＤＣ側電力値を校正テーブル生成部２０９に送る。動作モード切換部２０５はまたＥＣ３５を校正モードに設定したときは、データ取得部２１３から受け取った電圧設定値および電流設定値を基準電圧源１７５に設定する。校正テーブル生成部２０９は、充電電力が変化しないとみなせる範囲のほぼ同一時刻におけるＡＣ側電力値とＤＣ側電力値を対比させて校正テーブル（図６参照）に格納する。

ここで図４を参照して、ＡＣ側電力計測回路に存在する計測誤差について説明する。図４において横軸はＡＣ側電力計測回路が計測している実際の電力で縦軸はＡＣ側電力計測回路の読み取り値を示している。ライン２３１は計測誤差のない理想的な特性を示し、実際の電力値と読み取り電力値は一致している。ライン２３３は、ゼロ点がシフトしたいわゆるオフセット誤差が存在する場合を示し、ライン２３５は、オフセット誤差はないが傾きがシフトしているいわゆるゲイン誤差が存在する場合を示す。ＡＣ側電力計測回路には、オフセット誤差とゲイン誤差が同時に発生している。この誤差は周囲温度の変化が少ない場合はほぼ一定している。電力計測回路１７９の校正はこの２つの誤差を解消するように行う必要がある。本発明においてＡＣ側電力計測回路を校正するとは、ノートＰＣ１０の校正モードにおいて、同一の電力値に対するＡＣ側電力計測回路の読み取り値のＤＣ側電力計測回路の読み取り値に対する偏差を把握し、通常モードにおいてＡＣ側電力計測回路の読み取り値をその偏差で補正して出力することをいう。したがって、ＡＣ側電力計測回路の構成要素に対して偏差を解消するような物理的な調整は行わない。

図２に示した校正システムにおいては、ＡＣ側電力値はＤＣ側電力値とシステム・デバイスの消費電力値を合計した値に相当する。したがって、システム・デバイスが稼働している間はＡＣ側電力値とＤＣ側電力値を直接対比させることはできない。オフセット誤差を捕捉して補正するためには、ＡＣ側電力計測回路が計測する電力とＤＣ側電力計測回路が計測する電力をともにゼロにして比較する必要があるが、図２、図３に示す校正システムでは校正を行うＥＣ３５が動作するための電力が必要であったり、ノートＰＣ１０の起動に必要なシステム・デバイスに電力を供給する必要があったりしてそのような条件を成立させることはできない。

本実施の形態では、電池ブロック１０１に対する充電を停止し、ＥＣ３５に電力を供給しながらＡＣ側電力値が最小になるようにノートＰＣ１０のシステム・デバイスを校正モードに移行させて、そのときにＡＣ側電力計測回路が計測したＡＣ側電力値とＤＣ側電力値との偏差でオフセット誤差を補正する。校正モードにおけるシステム・デバイスの状態は、ノートＰＣ１０をサスペンド状態（Ｓ３ステート）またはＡＣ／ＤＣアダプタ４５が接続されたパワー・オフ状態（Ｓ５（ＡＣ）ステート）として実現することができる。ゲイン誤差を補正するには、ＥＣ３５に電力を供給しながらノートＰＣ１０を、システム・デバイスの消費電力ができるだけ小さくて変動の少ない校正モードに移行させて電池ブロック１０１を充電する間に充電電力が変化しないとみなせる範囲のほぼ同一時刻におけるＡＣ側電力値とＤＣ側電力値を対比させて格納した校正テーブルに基づいて行うことができる。このような校正モードにおけるシステム・デバイスの状態は、オフセット誤差の補正の場合と同じようにサスペンド状態（Ｓ３ステート）またはＡＣ／ＤＣアダプタ４５が接続されたパワー・オフ状態（Ｓ５（ＡＣ）ステート）として実現してもよいが、ノートＰＣ１０をパワー・オン状態（Ｓ０ステート）に維持したまま主要なシステム・デバイスをアイドル状態、スタンバイ状態、または停止状態にすることでも実現できる。

図５は、システム・デバイスが校正モードに移行している間に電池ブロック１０１を充電するときに、経過時間に対して電力が変化する様子を示す図である。図５（Ａ）は、ＡＣ側電力計測回路が出力する電力を示し、図５（Ｂ）は、ＤＣ側電力計測回路が出力する電力を示している。図５（Ａ）には、図５（Ｂ）のライン２５５で示された電池ブロック１０１の充電に費やすＤＣ側電力と、ライン２５３で示されたシステム・デバイスの消費電力Ｌ（Ｗ）が合成された電力がライン２５１として示されている。システム・デバイスは、校正モードで動作しており消費電力は小さく、かつ変動しない一定の値になっている。図５（Ａ）において、システム・デバイスは校正モードに移行してライン２５３に示すようにＬ（Ｗ）の電力を消費している。校正モードに入ったＥＣ３５では、動作モード切換部２０５がデータ取得部２１３を通じてＭＰＵ１１１から受け取った電流設定値および電圧設定値を、データ出力部２０７を通じて基準電圧源１７５に設定する。

充電器４１は時刻ｔ０で充電を開始すると、電池ブロック１０１の端子電圧が低い間は定電流動作をし、充電が進行して時刻ｔｘで電池ブロック１０１の端子電圧が所定値に達すると定電圧動作に移行する。そして、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５が供給する電力（ＡＣ側電力）はライン２５１に示すように、電池ブロック１０１に対する充電電圧または充電電流の変化に応じて変化する。このときｔ１、ｔ２といった時刻で電流計測回路１７９の演算増幅器１６１は、ＡＣ側電力ライン１６０の電流を計測してＥＣ３５に送る。ＡＣ／ＤＣアダプタ４５の出力電圧は、ほぼ一定のＤＣ２０Ｖといった値に制御されているため、ＥＣ３５はＡＣ／ＤＣアダプタ４５の出力電圧と電流計測回路１７９から受け取った電流から、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５がノートＰＣ１０に供給するＡＣ側電力を計算することができる。

電池パック３７の内部では、ＤＣ側電力計測回路が充電電力の計測を行い、ＥＣ３５のデータ取得部２１３は、図５（Ａ）の時刻とほぼ同一のタイミングで充電電力値を取得する。この充電電力値には、システム・デバイスの消費電力Ｌは含まれていない。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、校正テーブル生成部２０９は、ほぼ同一時刻に電力計算部２０３からＡＣ側電力値を受け取り、データ取得部２１３からＤＣ側電力値を受け取ることができる。

電池ブロック１０１の充電が完了するまでには、校正テーブル生成部２０９は複数の時刻において、異なる充電電力に対するＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組を得ることができる。このときの様子を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）では、ｘ０〜ｘ６までの７個のＤＣ側電力値と、これに対応するｙ０〜ｙ６までの７個のＡＣ側電力値の７個のデータの組が示されている。ｘ０とｙ０は、充電が開始される前に取得されたデータの組である。校正テーブル生成部２０９は、それぞれほぼ同一時刻において収集された複数のＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組を格納した校正テーブル２１１を作成する。データ出力部２０７は、校正テーブル２１１を参照することで、ＡＣ側電力の読み取り値を補正しＡＣ側電力計測回路を校正することができる。

このとき、校正モードでのシステム・デバイスの消費電力がＳ５（ＡＣ）ステートまたはＳ３ステートのように無視できる場合（Ｌ＝０）と、Ｓ０ステートのように無視できない場合（Ｌ≠０）で校正テーブル生成部２０９は異なる方法で校正テーブルを作成する。校正モードにおいてＬ＝０の状態の場合は、ＡＣ側電力計測回路の読み取り値に対する校正値を基準値であるＤＣ側電力値とすることができる。そして充電を開始する前のＤＣ側電力値ｘ０とＡＣ側電力値ｙ０との差はオフセット誤差に相当する。また、充電を開始した以降のＤＣ側電力値であるｘ１〜ｘ６とこれに対応するＡＣ側電力値ｙ１〜ｙ６との差はゲイン誤差とみなすことができる。通常モードにおいては、データ出力部２０７は、電力計算部２０３からｙ０〜ｙ６のＡＣ側電力値を受け取ったときに、校正テーブル２１１を参照して校正されたＡＣ側電力値としてｘ０〜ｘ６の校正値をＣＰＵ１１に送る。

校正モードにおいてＬ≠０の状態の場合は、ＡＣ側電力値にはシステム・デバイスの消費電力Ｌが含まれているため、ＡＣ側電力値ｙ０〜ｙ６に対してＤＣ側電力値ｘ０〜ｘ６を校正値として直接データ出力部２０７に送ることはできない。ここでは、システム・デバイスの消費電力Ｌが一定である場合には、充電を停止している間にＦＥＴ１６２を操作してＡＣ側電力計測回路とＤＣ側電力計測回路を交互に切り換えて同一の消費電力Ｌを計測してデータの組（ｘ０，ｙ０）を取得し、これを校正テーブル２１１に格納する。そして、それ以後充電を開始して充電電力が増大したときのＡＣ側電力値に対して、ｙ０にＤＣ側電力値の増加分（ｘｎ−ｘ０）を加えることで補正する。たとえば、ＡＣ側電力値がｙｎのときにＤＣ側電力値がｘｎである場合は、ｙｎ＝ｙ０＋ｘｎ−ｘ０の式で校正値を計算してゲイン誤差を解消することができる。

校正値に対応付けられたＡＣ側電力値の数は有限であるが、校正テーブルに格納された校正値の間は一次補完式で任意の校正値を得ることができる。データ出力部２０７は、そのような一次補完式を含んでいる。図６（Ｃ）は、一次補完式を説明するための図である。図の横軸はＡＣ側電力で縦軸はＡＣ側電力およびＤＣ側電力を示す。ライン２６１は、ＡＣ側電力計測回路の読み取り値で形成され、ライン２６３はＤＣ側電力計測回路の読み取り値で形成されている。図６（Ｃ）より、ＡＣ側電力値ｙｎとｙｎ＋１の間を補完して、ＡＣ側電力の読み取り値ｙを計算する一次補完式ｆは式（１）で計算することができる。

図７は、電力計測回路校正システムを実現するソフトウエアの構成を示すブロック図である。図７において、電源管理プログラム２９１はＳ０ステートにおいて動作し、ユーザに入力画面を提供して、ユーザの指示によりノートＰＣ１０を校正モードと通常モードとの間で遷移させたり、下位のプログラムから受け取ったＡＣ側電力値を定期的にＬＣＤ１９に表示させたり、ＬＡＮコントローラ２７を通じて外部のコンピュータに転送したりするためのＯＳ２９３上で動作するアプリケーション・プログラムである。なお本実施の形態では、Ｓ３ステートまたはＳ５（ＡＣ）ステートに入るときは、毎回オフセット補正を行って校正テーブルを更新し、さらに電池ブロックの残容量に基づいて校正モードに移行するか否かを決定するようにＥＣ３５のファームウエアが構成されている。なお、この手順については図８のフローチャートに基づいて説明する。

電源管理プログラム２９１は、キーボード／マウス４７を通じてユーザから校正モードへの移行の指示があると、ビデオ・コントローラ１７およびＬＡＮコントローラ２７のドライバに指示を出してＬＣＤ１９の輝度の変化を停止させＬＡＮコントローラ２７の動作を停止させる。電源管理プログラム２９１はさらに、電源ドライバ２９５を通じて下位のプログラムおよびＥＣ３５に校正モードへの移行の指示をする。電源ドライバ２９５は、電源管理プログラム２９１とＡＣＰＩ ＢＩＯＳ２９７との情報転送を中継する。ＥＣ３５は、ＡＣ側電力計測回路が計測したＡＣ側電力値を校正テーブル２１１で校正してデータ出力部２０７に確保しその値を所定の周期で更新する。

ＡＣＰＩ ＢＩＯＳ２９７は、ＥＣ３５が保有しているＡＣ側電力値を定期的にポーリングして、電源ドライバ２９５を経由して電源管理プログラム２９１に転送する。電源管理プログラム２９１は、電源ドライバ２９５から受け取ったＡＣ側電力値を、定期的にＬＣＤ１９に表示する。ＡＣＰＩ ＢＩＯＳ２９７はまた、ノートＰＣ１０がＳ０ステートにおいて校正モードに移行するときにＣＰＵ１１に対してすべてのプロセスの実行を待機させてクロックが停止したアイドル状態に移行させる。

アイドル状態にあるＣＰＵ１１は、ノートＰＣ１０が通常モードに戻ったときに短時間で実行状態に遷移することができる。ＡＣＰＩ ＢＩＯＳ２９７はさらに校正モードに移行する際に、ＨＤＤ２３の磁気ヘッドをディスク上からディスク周辺に退避させ、ディスクの回転を停止して電気回路だけが動作するいわゆるスタンバイ状態に移行させる。スタンバイ状態におけるＨＤＤ２３は、ノートＰＣ１０が通常モードに戻ったときにＣＰＵ１１が実行するプログラムからリード／ライト・コマンドを受け取ると、ディスクを始動してコマンドの処理を行うことができる。ＡＣＰＩ ＢＩＯＳ２９７はさらに校正モードに移行する際にＯＤＤ２５の動作を停止させる。

電源管理プログラム２９１から校正モードへの移行の指示を受け取ったＥＣ３５は、放熱ファン４９およびキーボード／マウス４７の動作を停止させる。ノートＰＣ１０は、パワー・オン状態における校正モードにおいて主要なシステム・デバイスが停止したりアイドル状態に移行したりするので、筐体内部の温度上昇は小さくなっており、放熱ファン４９の動作を停止しても温度上昇の問題は生じない。

［校正の手順］
図８は、本実施の形態にかかる校正の手順を示すフローチャートである。図８の手順は、サスペンド状態（Ｓ３ステート）または、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５が接続されたパワー・オフ状態（Ｓ５（ＡＣ）ステート）で行われる。ここではＳ３ステートに移行するときの例を説明するが、Ｓ５（ＡＣ）ステートに移行するときも同様の手順で行うことができる。ブロック３０１ではノートＰＣ１０がパワー・オン状態で動作している。ブロック３０３では、ノートＰＣ１０においてサスペンド・イベントが発行される。サスペンド・イベントは、キーボード／マウス４７からの入力、筐体に取り付けられたリッド・センサの動作、または電池ブロック１０１の残容量の低下などによりＯＳ２９３に対して発行され、ＯＳ２９３の指示でＥＣ３５は所定のデバイスの電源を停止する。

ブロック３０５では、ＥＣ３５が校正モードに移行し、動作モード切換部２０５がＭＰＵ１１１から電池ブロック１０１の残容量を取得し校正を行うか否かを判断する。電池ブロック１０１が満充電に近いような状態では充電器４１が定電圧動作をするため図５に示したように充電電力が小さく、ＡＣ側電力計測回路の計測スパン全体に渡っての校正をすることができない。よって残容量が多い場合は校正を行わないでブロック３０７に移行し、ＥＣ３５は基準電圧源１７５を設定して一旦充電を停止する。そして、校正テーブル生成部２０９がオフセット補正のための校正値（ｘ０，ｙ０）を取得して校正テーブル２１１に格納する。このときＡＣ側電力ライン１６０を通過する電力は、サスペンド状態で動作するシステム・デバイスの消費電力だけであるため、ＡＣ側電力計測回路の計測スパンからみたときにはほぼゼロとみなすことができる。したがって、この状態で取得した図６（Ｂ）のＡＣ側電力値ｙ０に対応する校正値として、ＤＣ側電力値ｘ０を校正テーブルに格納することでオフセット補正を完了する。オフセット補正をより正確に行うためには、パワー・オフ状態のほうが望ましい。あるいは、ＥＣ３５がＦＥＴ１６２を操作して、ＡＣ側電力値ｙ０とＤＣ側電力値ｘ０を交互に取得して校正テーブル２１１に格納してもよい。その後、ブロック３０８で通常のサスペンド状態に移行する。通常のサスペンド状態では、ＭＰＵ１１１は電池ブロック１０１の残容量が低下したときにＥＣ３５に充電要求をだすことができる。

電池ブロック１０１の残容量が少ないために、ブロック３０５で動作モード切換部２０５が校正を行うと判断したときはブロック３０９に移行する。ブロック３０９では、その時点で充電が継続している場合には一旦充電を停止してブロック３０７と同様にオフセット補正をする。ブロック３０７とブロック３０９から明らかなように、オフセット補正は、ノートＰＣ１０がサスペンド状態に移行するたびに行われる。ブロック３１１では、動作モード切換部２０５がＭＰＵ１１１から受け取った電流設定値および電圧設定値を、データ出力部２０７を経由して基準電圧源１７５に送る。そして充電器４１は、基準電圧源１７５により設定されたパラメータに基づいて電池ブロック１０１に対する充電動作を開始する。

ブロック３１３では、電力計算部２０３およびデータ取得部２１３は充電電力が同一とみなせるほぼ同一の時刻で動作モード切換部２０５にそれぞれＡＣ側電力値およびＤＣ側電力値を送る。ブロック３１５では、校正テーブル生成部２０９が図６（Ｂ）に示した校正テーブル２１１の更新を行う。ブロック３１７で動作モード切換部２０５は、計測スパンの全範囲に渡って所定の数のＡＣ側電力値に対する校正値が得られたときには、ブロック３１９に移行して校正動作を停止する。そしてつぎにノートＰＣ１０がパワー・オン状態になったときには、データ出力部２０７は、校正テーブル２１１と式（１）に基づいて校正されたＡＣ側電力値をＣＰＵ１１が実行する電源管理プログラム２９１に送る。

［校正の他の手順］
図８に示した手順では、日常的にＡＣ／ＤＣアダプタ４５を接続してオフィスで使用するユーザにおいては、ブロック３０５の条件が成立しないためにオフセット補正のための校正値以外では長期間校正テーブル２１１の更新が行われないことも予想される。図９は、システム・オン状態においてユーザが強制的にノートＰＣ１０に校正を開始させる手順を示すフローチャートである。ブロック４０１においてノートＰＣ１０がパワー・オン状態にあるときに、ブロック４０３でユーザは電源管理プログラム２９１が提供する画面に対してキーボード／マウス４７から校正開始の指示をする。

ブロック４０５でＥＣ３５は電源管理プログラム２９１の指示に基づいて充電器４１の動作を停止し、さらにＡＣ側電力ライン１６０に挿入されたＦＥＴ１６２をオフにして、ＡＣ／ＤＣアダプタ４５からの電力供給を停止する。ＦＥＴ１６２がオフになるとダイオード１７３とダイオード１７１のアノード側の電位差により、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３に対する電力供給源が電池パック３７に切り替わる。ノートＰＣ１０は、電力供給源が切りかわってもパワー・オン状態を維持して通常の動作を継続するので、電池ブロック１０１の残容量は短時間で低減する。

電源管理プログラム２９１は、電池ブロック１０１の残容量が校正に適した所定値まで低下したことの通知をＥＣ３５から受け取ると、ブロック４０７に移行してＯＳ２９３以下のプログラムおよびＥＣ３５に対して校正開始の指示をする。ブロック４０７では、電源管理プログラム２９１、ＡＣＰＩ ＢＩＯＳ２９７、およびＥＣ３５が所定のシステム・デバイスをアイドル状態、スタンバイ状態または停止状態にして校正モードに移行させる。電源管理プログラム２９１は、ブロック４０９で予定されたシステム・デバイスが校正モードに移行したと判断すると、ブロック４１０では、充電を開始する前のＡＣ側電力値およびＤＣ側電力値からなるデータの組（ｘ０，ｙ０）を、ＦＥＴ１６２を操作して取得してオフセット補正をするようにＥＣ３５に指示する。つづいて、電源管理プログラム２９１はＥＣ３５に指示してブロック４１１でＦＥＴ１６２をオンにして充電器４１に充電を開始させる。

ブロック４１３〜ブロック４１７は、図８の３１３〜３１７とほぼ同様である。ただし、校正テーブル２１１に対してはシステム・デバイスの消費電力がゼロとみなせない場合（Ｌ≠０）の校正値を記録する。更新テーブル２１１には、図８の手順で更新された校正値と図９の手順で更新された校正値が格納されるが、いずれか後に作成された値で先に作成された値を上書きするようにしてもよい。ブロック４１９では、ＥＣ２０５の動作モード切換部２０５がデータ出力部２０７を通じて電源管理プログラム２９１に校正テーブルの更新が終了したことを通知すると、電源管理プログラム２９１はＯＳ２９３以下のプログラムおよびＥＣ３５に指示して、システム・デバイスを通常モードに移行させる。

その後はブロック４２１で、データ出力部２０７は校正テーブル２１１と一次補完式を用いて電力計算部２０３から受け取ったＡＣ側電力値を校正してＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１は、電力管理プログラム２９１を実行して受け取ったＡＣ側電力値をＬＣＤ１９に表示したり、ＬＡＮコントローラ２７を通じて構内の電力を管理するコンピュータに送ったりすることができる。図８の手順では、ブロック３０５で電池ブロック１０１の残容量が多い場合は、長期間ゲイン誤差に対する校正を行うためのデータで校正テーブル２１１が更新されないことになる。そこで、図９のブロック４０５の校正開始操作をサスペンド・イベントに加えて、図９のブロック４０５の手順に続いて図８のブロック３０３の手順に移行するようにすれば、図８の手順でも必ずブロック３０９に移行してサスペンド状態で校正テーブルの更新をすることができる。本発明にかかる校正システムでは、精度の低い簡易なＡＣ側電力計測回路であってもノートＰＣ１０の動作の過程でダイナミックに校正され、かつ、通常モードで動作するときには電池ブロック１０１を消耗することがない。

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。

３５…エンベデッド・コントローラ
４１…充電器
１０３、１７９…電流計測回路
１０５…電圧計測回路
１６０…ＡＣ側電力ライン
１７０…ＤＣ側電力ライン
１７５…基準電圧源
２１１…更新テーブル

Claims (10)

1. 交流電源が供給する電力で電池を充電しながらシステム・デバイスに電力を供給することが可能な携帯式コンピュータであって、
   前記電池を充電する充電器と、
   前記交流電源から前記携帯式コンピュータに供給されるＡＣ側電力を計測するＡＣ側電力計測回路と、
   前記電池を充電する電力を計測するＤＣ側電力計測回路が計測したＤＣ側電力値と前記ＡＣ側電力計測回路が計測したＡＣ側電力値を受け取るコントローラとを有し、
   前記コントローラは、前記携帯式コンピュータが前記システム・デバイスの消費電力の変動が少ない校正モードの動作状態に移行したときにＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組で構成されるデータを収集し、通常モードの動作状態で前記ＡＣ側電力計測回路から受け取ったＡＣ側電力値を前記収集したデータに基づいて補正して出力する携帯式コンピュータ。
2. 前記コントローラは、複数の前記ＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組を、通常モードの動作状態で前記ＡＣ側電力計測回路から受け取ったＡＣ側電力値を校正して出力するときに参照可能な校正テーブルに格納する請求項１に記載の携帯式コンピュータ。
3. 前記校正モードの動作状態がパワー・オフ状態またはサスペンド状態である請求項１または請求項２に記載の携帯式コンピュータ。
4. 前記校正モードの動作状態が、パワー・オン状態において前記携帯式コンピュータに搭載されるシステム・デバイスがアイドル状態またはスタンバイ状態に移行している状態である請求項１または請求項２に記載の携帯式コンピュータ。
5. 前記電池が、前記ＤＣ側電力計測回路を備えた電池パックに収納されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の携帯式コンピュータ。
6. 前記ＡＣ側電力計測回路が、被計測電流が流れるセンス抵抗と、該センス抵抗の両端に接続された分圧抵抗と、該分圧抵抗に接続され前記センス抵抗が検出した電圧を増幅する演算増幅器と、該演算増幅器の出力をディジタル値に変換して電力値を計算するディジタル演算回路で構成されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の携帯式コンピュータ。
7. 電池を搭載し該電池または交流電源の電力で駆動することが可能な携帯式コンピュータにおいて、前記交流電源から前記携帯式コンピュータに供給される電力を計測するＡＣ側電力計測回路を前記携帯式コンピュータが校正する方法であって、
   前記交流電源からシステム・デバイスに電力を供給して前記携帯式コンピュータをパワー・オン状態で動作させるステップと、
   前記携帯式コンピュータをサスペンド状態またはパワー・オフ状態に移行させて前記システム・デバイスに電力を供給するステップと、
   前記電池に対する充電を停止するステップと、
   前記交流電源から前記携帯式コンピュータに供給される電力を計測するＡＣ側電力計測回路がＡＣ側電力値を生成するステップと、
   前記電池を充電する電力を計測するＤＣ側電力計測回路がＤＣ側電力値を生成するステップと、
   パワー・オン状態において前記ＡＣ側電力計測回路が計測したＡＣ側電力値を前記ＤＣ側電力値に基づいて補正するステップと
   を有する校正方法。
8. 前記交流電源から供給される電力で前記電池の充電をするステップと、
   充電中に前記ＡＣ側電力計測回路がＡＣ側電力値を生成するステップと、
   前記ＡＣ側電力値が生成されたのとほぼ同一時刻に前記ＤＣ側電力計測回路がＤＣ側電力値を生成するステップと、
   複数のほぼ同一時刻に生成されたＡＣ側電力値とＤＣ側電力値の組を校正テーブルに格納するステップと
   を有する請求項７に記載の校正方法。
9. 前記充電を停止するステップに続いて、前記電池から前記システム・デバイスに電力を供給して所定の残容量まで放電させるステップを含む請求項７または請求項８に記載の校正方法。
10. 電池を搭載し該電池または交流電源の電力で駆動することが可能な携帯式コンピュータにおいて、前記交流電源から前記携帯式コンピュータに供給される電力を計測するＡＣ側電力計測回路を校正する方法であって、
    前記交流電源からシステム・デバイスに電力を供給して前記携帯式コンピュータをパワー・オン状態で動作させるステップと、
    前記電池に対する充電を停止するステップと、
    前記電池から前記システム・デバイスに電力を供給し、前記電池を所定の残容量まで放電させるステップと、
    前記システム・デバイスをアイドル状態またはスタンバイ状態に移行させるステップと、
    前記電池に対する充電を開始するステップと、
    前記交流電源から前記携帯式コンピュータに供給される電力を計測するＡＣ側電力計測回路がＡＣ側電力値を生成するステップと、
    前記ＡＣ側電力値が生成されたのとほぼ同一時刻に前記電池を充電する電力を計測するＤＣ側電力計測回路がＤＣ側電力値を生成するステップと、
    パワー・オン状態において前記ＡＣ側電力計測回路が計測したＡＣ側電力値を前記ＤＣ側電力値に基づいて補正するステップと
    を有する校正方法。
    

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