JP5495289B2 - 電力制御回路、電力制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電力制御回路、電力制御方法、およびプログラムに係り、特に、バッテリで駆動される携帯用の電子機器の電力制御回路、電力制御方法、およびプログラムに係る。

二次電池としてリチウムイオン電池を用いたバッテリパックは、ノートパソコンや携帯電話機などの携帯用の電子機器で広く用いられている。このような電子機器を低温環境下で使用すると、バッテリの特性劣化のために機器の動作に際し所望の性能が得られなくなる場合がある。

これに対し、特許文献１には、無停電源装置を対象とし、低温放電時の放電特性を良くするために充電電圧を高く設定するという技術が記載されている。

また、特許文献２には、電池からモータ等の負荷に放電される電流を制限する電流制限装置が記載されている。この電流制限装置は、電池の出力制限が徐々に解除されるので、出力制限解除時に出力が極端に変化するのを防止するものである。より具体的には、バッテリに係る電流値、温度、電圧値に基づいて、バッテリの出力を制限するための出力制限値を演算して、出力制限値をモータ制御部に所定時間毎に送出する。モータ制御部は、インバータにおけるパルス幅変調を制御し、モータへの出力を制限する。

特開２００４−６４９７７号公報 特開２００６−１４９１８１号公報

以下の分析は本発明において与えられる。

リチウムイオンバッテリを使用した電子機器を低温環境で使用した際、バッテリの特性のために機器起動時の大電力消費時におけるバッテリ電圧が一時的に降下する現象が発生する。このような場合、機器の動作が不安定となったり、電源が落ちたりして、機器内の記憶内容が失われたり書き換わってしまったりするなどの障害が発生しうる。

これに対し、特許文献１の技術は、低温放電時の放電特性を良くするために充電電圧を高く設定するものであるので、低温時の電圧降下に対しては対応できない。また、特許文献２の技術は、負荷に放電される電流を制限するものであるので、機器の動作が不安定となったり、電源が落ちたりする虞がある。

したがって、本発明の目的は、低温環境下でバッテリ駆動によって動作する機器を安定に動作させる電力制御回路、電力制御方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の１つのアスペクト（側面）に係る電力制御回路は、バッテリから供給される負荷回路の電源を制御する電力制御部と、バッテリから読み出したバッテリの容量値および温度情報と、予め記憶してある容量値および温度情報とのそれぞれの比較結果に基づいて負荷回路における消費電力を削減するように負荷回路の機能制限を行うように電力制御部に電源の制御を指示する制御部と、前記予め記憶してある容量値および温度情報を保持するともに、前記予め記憶してある容量値および温度情報に対応させてブート可否情報をさらに保持する電力制御データ保持部と、を備える。

本発明の他のアスペクト（側面）に係るプログラムは、バッテリから供給される負荷回路の電源を制御する電力制御回路を構成するコンピュータに、バッテリにおける容量値および温度情報をバッテリから読み出す処理と、読み出した容量値および温度情報と、予め記憶してある容量値および温度情報とのそれぞれを比較する処理と、比較処理の比較結果に基づいて負荷回路における消費電力を削減するように負荷回路の機能制限を行う処理と、前記予め記憶してある容量値および温度情報を保持するとともに、前記予め記憶してある容量値および温度情報に対応させてブート可否情報をさらに保持する処理と、を実行させる。

本発明のさらに他のアスペクト（側面）に係る電力制御方法は、バッテリから供給される負荷回路の電源を制御する方法であって、バッテリにおける容量値および温度情報をバッテリから読み出すステップと、読み出した容量値および温度情報と、予め記憶してある容量値および温度情報とのそれぞれを比較するステップと、比較ステップの比較結果に基づいて負荷回路における消費電力を削減するように負荷回路の機能制限を行うステップと、前記予め記憶してある容量値および温度情報を保持するとともに、前記予め記憶してある容量値および温度情報に対応させてブート可否情報をさらに保持するステップと、を含む。

本発明によれば、低温環境下でバッテリ駆動によって動作する機器の機能制限を行うことで安定に動作させることができる。

本発明の第１の実施例に係る電子機器の構成を示すブロック図である。 電力制御データ保持部に保持されるデータの構成を示す図である。 電力制御回路の動作を表す第１のフローチャートである。 電力制御回路の動作を表す第２のフローチャートである。 ブート抑止モジュールの動作を表すフローチャートである。 本発明の第２の実施例に係る電子機器の構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態に係る電力制御回路は、バッテリ（図１の５に相当）から供給される負荷回路（図１の７に相当）の電源を制御する電力制御部（図１の２に相当）と、バッテリから読み出したバッテリの容量値および温度情報と、予め記憶してある容量値および温度情報とのそれぞれの比較結果に基づいて負荷回路における消費電力を削減するように負荷回路の機能制限を行うように電力制御部に電源の制御を指示する制御部（図１の３に相当）と、を備える。

電力制御回路において、制御部は、予め記憶してある容量値および温度情報を保持する電力制御データ保持部（図１の３１に相当）を備えるようにしてもよい。

電力制御回路において、バッテリは、予め記憶してある容量値および温度情報を保持する電力制御データ保持部（図６の３１ａに相当）を備え、制御部は、バッテリから予め記憶してある容量値および温度情報を読み出すようにしてもよい。

電力制御回路において、電力制御データ保持部は、予め記憶してある容量値および温度情報に対応させて消費電力の設定値をさらに保持し、制御部は、負荷回路における消費電力が比較結果に基づいた設定値を超えないように、負荷回路における消費電力を抑制するようにしてもよい。

電力制御回路において、負荷回路は、コンピュータ回路であって、電力制御データ保持部は、予め記憶してある容量値および温度情報に対応させてブート可否情報をさらに保持し、制御部は、ブート可否情報を参照してコンピュータ回路におけるブートを抑止するようにしてもよい。

電力制御回路において、ブートを制御するブート抑止モジュール（図１の７２に相当）をコンピュータ回路におけるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）（図１の７１に相当）中に含むようにしてもよい。

電子機器は、上記の電力制御回路と、バッテリと、負荷回路とを備えるようにしてもよい。

このような電力制御回路によれば、低温環境下でバッテリ駆動によって動作する機器の機能制限を行うことで、バッテリの電圧が一時的に降下することを防ぐことができる。また、電力制御データ保持部は、容量値および温度情報のセル特性、消費電力の設定値を備えるので制御部によってこれらを判別することで、バッテリの電圧降下が発生しない状態にする。このように電力制御回路が動作するので、電子機器を安定動作させることができる。さらに、バッテリの温度が低温である場合に大きな電力消費での使用を抑止するので、バッテリの寿命が向上する。

以下、実施例に即し、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る電子機器の構成を示すブロック図である。図１において、電子装置は、電力制御モジュール２、制御部３、バッテリパック５、電源回路６、コンピュータ回路７を備える。

電力制御モジュール２は、制御部３によって制御され、電源回路６からコンピュータ回路７への電源供給を制御する。

制御部３は、マイクロコンピュータなどで構成され、電力制御データ保持部３１を備える。制御部３は、電源回路６からコンピュータの電源オンの指示を受けると、バッテリパック５内のバッテリ容量センサ５１およびバッテリ温度センサ５２から、それぞれ現在のバッテリパック５のバッテリ容量およびバッテリ温度を取得する。制御部３は、取得したバッテリ容量およびバッテリ温度を元に、電力制御データ保持部３１を参照して適切な消費電力を算出し、電力制御モジュール２に対してコンピュータ回路７における電力制御を指示し、コンピュータ回路７の電源をオンさせる。さらに必要に応じ、コンピュータ回路７中のブート抑止モジュール７２を制御する。なお、制御部３は、マイクロコンピュータにプログラムを実行させることで機能するようにしてもよい。

図２は、電力制御データ保持部３１に保持されるデータの構成を示す図である。電力制御データ保持部３１は、データポインタＸにそれぞれ対応して、バッテリ温度Ｔｘ、バッテリ容量Ｓｘ、消費電力Ｐｘ、ブート可否情報を保持する。

バッテリパック５は、リチウムイオンバッテリなどを含み、電源回路６に電源供給を行うと共に、バッテリ容量センサ５１、バッテリ温度センサ５２を備え、現在のバッテリ容量およびバッテリ温度を出力可能とする。

コンピュータ回路７は、バッテリパック５から電源回路６および電力制御モジュール２を介して供給される電源で動作し、コンピュータを初期化してＯＳをブートさせるためのＢＩＯＳ７１を備え、ＢＩＯＳ７１中にブート抑止モジュール７２を備える。ブート抑止モジュール７２は、制御部３からブート可否情報を取得し、ブート可否情報が「否」を示す場合には、ＯＳのブートを抑止する。

なお、電力制御回路１は、電力制御モジュール２、制御部３、ブート抑止モジュール７２を含んで構成される。

次に、電力制御回路１の動作について、図３、図４および図５のフローチャートを参照して説明する。

図３において、制御部３の動作を説明する。制御部３は、電源回路６からの電源オン要求を常に監視し、電源オン要求を待つ（ステップＳ１１）。

制御部３は、電源回路６から電源オン要求が指示されると（ステップＳ１１のＹｅｓ）、バッテリパック５から現在のバッテリ温度およびバッテリ容量を取得する（ステップＳ１２）。

制御部３は、取得したバッテリ容量およびバッテリ温度に対し、電力制御する必要があるか否かを判断するために図２の電力制御データ保持部３１に保持されるデータと比較する（ステップＳ１３）。

電力制御する必要があれば、電力制御モジュール２に対して電力制御を指示する（ステップＳ１４）。電力制御する必要がなければ、電力制御モジュール２に対して通常電力の出力を指示する（ステップＳ１５）。

次に、ステップＳ１３における電力制御データの比較処理について説明する。図４において、制御部３は、参照する電力制御データ保持部３１のデータポインタＸを１に設定する（ステップＳ２１）。

次に、制御部３は、設定されたデータポインタＸに対応するバッテリ温度Ｔｘとバッテリパック５から取得したバッテリ温度とを比較する（ステップＳ２２）。

取得した現在のバッテリ温度がバッテリ温度Ｔｘより高い場合には、ステップＳ２８において、Ｘ＝１か否かを判定する。

ステップＳ２８において、Ｘ＝１の場合、消費電力を制限する必要は無いので最大消費電力でコンピュータ回路７を起動させ（ステップＳ２９）、Ｘ＞１の場合、消費電力Ｐｘ−１の電力で起動させる（ステップＳ２６）。

ステップＳ２２において、現在のバッテリ温度がバッテリ温度Ｔｘ以下である場合（ステップＳ２２のＮｏ）には、現在のバッテリ容量とバッテリ容量Ｓｘを比較する（ステップＳ２３）。

現在のバッテリ容量がバッテリ容量Ｓｘより大きい場合（ステップＳ２３のＹｅｓ）には、消費電力Ｐｘで電力制御を行なう（ステップＳ２５）。

現在のバッテリ容量がバッテリ容量Ｓｘ以下である場合（ステップＳ２３のＮｏ）には、データポインタＸを１増加させ（ステップＳ２４）、ステップＳ２７に進む。

データポインタｎ−１の電力制御データ保持部３１を参照しても最適な消費電力を検出できなかった場合（ステップＳ２７のＹｅｓ）には、データポインタｎにおいて指定されている消費電力Ｐｎで電力制御を行なう（ステップＳ２５）。

Ｘ＜ｎの場合（ステップＳ２７のＮｏ）、ステップＳ２２に戻る。

上記ステップＳ２５、Ｓ２６の動作において、電力制御回路１は、図２の消費電力Ｐｘが指定された場合、例えば、コンピュータ回路７を構成する各デバイスにおける電源供給範囲を限定するとか、コンピュータ回路７におけるクロック信号の周波数を低下させるなどの機能制限を行って、コンピュータ回路７における消費電力を指定以下に低下させる。特に、図２のブート可否の情報が「否」を示す場合、コンピュータ回路７のブートを抑止する。

次に、ブート抑止モジュール７２の動作について、図５を参照して説明する。電源投入されたコンピュータ回路７は、ＢＩＯＳ７１内部のブート抑止モジュール７２を起動する。ブート抑止モジュール７２は、制御部３からブート抑止指示があるか否かを判断し、ブート抑止指示がある場合には、ブート抑止指示が解除されるまで一定間隔で制御部３からブート抑止指示を確認する（ステップＳ３１）。これによりＰＯＳＴ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ）起動が停止する。なお、ブート抑止指示は、制御部３からレジスタあるいは信号等によってＢＩＯＳ７１側に通知され、受け取ったＢＩＯＳ７１が処理を行う。

ＢＩＯＳ７１は、制御部３からのブート抑止指示が解除されたことを検出すると（ステップＳ３１のＮｏ）、ＰＯＳＴ起動し（ステップＳ３２）、ＯＳのブートを行なう（ステップＳ３３）。

図６は、本発明の第２の実施例に係る電子機器の構成を示すブロック図である。図６において、図１と同一の符号は、同一物を表し、その説明を省略する。第２の実施例の電子機器は、図１の電力制御データ保持部３１の替わりに、バッテリパック５ａ内に電力制御データ保持部３１ａを備え、電力制御データ保持部３１ａは、図２に示すデータ構成と同様の電力制御データを格納する。

このような構成の電子機器は、バッテリパック５ａ側に電力制御データを保持することで、複数の異なる特性のバッテリパックに対応することが可能となる。すなわち、電力制御回路１ａは、バッテリパック５ａが交換された場合であっても、電力制御データ保持部３１ａから電力制御データを取り込むので、同一の処理で対応可能である。

なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１、１ａ 電力制御回路
２ 電力制御モジュール
３、３ａ 制御部
５、５ａ バッテリパック
６ 電源回路
７ コンピュータ回路
３１、３１ａ 電力制御データ保持部
５１ バッテリ容量センサ
５２ バッテリ温度センサ
７１ ＢＩＯＳ
７２ ブート抑止モジュール

Claims (9)

1. バッテリから供給される負荷回路の電源を制御する電力制御部と、
   前記バッテリから読み出した前記バッテリの容量値および温度情報と、予め記憶してある容量値および温度情報とのそれぞれの比較結果に基づいて前記負荷回路における消費電力を削減するように前記負荷回路の機能制限を行うように前記電力制御部に前記電源の制御を指示する制御部と、
   前記予め記憶してある容量値および温度情報を保持するともに、前記予め記憶してある容量値および温度情報に対応させてブート可否情報をさらに保持する電力制御データ保持部と、
   を備えることを特徴とする電力制御回路。
2. 前記制御部は、前記電力制御データ保持部を備えることを特徴とする請求項１記載の電力制御回路。
3. 前記バッテリは、前記電力制御データ保持部を備え、
   前記制御部は、前記バッテリから前記予め記憶してある容量値および温度情報を読み出すことを特徴とする請求項１記載の電力制御回路。
4. 前記電力制御データ保持部は、前記予め記憶してある容量値および温度情報に対応させて消費電力の設定値をさらに保持し、
   前記制御部は、前記負荷回路における消費電力が前記比較結果に基づいた前記設定値を超えないように、前記負荷回路における消費電力を抑制することを特徴とする請求項２または３記載の電力制御回路。
5. 前記負荷回路は、コンピュータ回路であって、
   前記制御部は、前記ブート可否情報を参照して前記コンピュータ回路におけるブートを抑止することを特徴とする請求項４記載の電力制御回路。
6. 前記ブートを制御するブート抑止モジュールを前記コンピュータ回路におけるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）中に含むことを特徴とする請求項５記載の電力制御回路。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載の電力制御回路と、前記バッテリと、前記負荷回路とを備える電子機器。
8. バッテリから供給される負荷回路の電源を制御する電力制御回路を構成するコンピュータに、
   前記バッテリにおける容量値および温度情報をバッテリから読み出す処理と、
   前記読み出した容量値および温度情報と、予め記憶してある容量値および温度情報とのそれぞれを比較する処理と、
   前記比較処理の比較結果に基づいて前記負荷回路における消費電力を削減するように前記負荷回路の機能制限を行う処理と、
   前記予め記憶してある容量値および温度情報を保持するとともに、前記予め記憶してある容量値および温度情報に対応させてブート可否情報をさらに保持する処理と、
   を実行させるプログラム。
9. バッテリから供給される負荷回路の電源を制御する方法であって、
   前記バッテリにおける容量値および温度情報をバッテリから読み出すステップと、
   前記読み出した容量値および温度情報と、予め記憶してある容量値および温度情報とのそれぞれを比較するステップと、
   前記比較ステップの比較結果に基づいて前記負荷回路における消費電力を削減するように前記負荷回路の機能制限を行うステップと、
   前記予め記憶してある容量値および温度情報を保持するとともに、前記予め記憶してある容量値および温度情報に対応させてブート可否情報をさらに保持するステップと、
   を含むことを特徴とする電力制御方法。

Images