JP6712057B2

JP6712057B2 - 端末装置および電源制御プログラム

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Publication number: JP6712057B2
Application number: JP2017017669A
Authority: JP
Inventors: 中野　貴之; 貴之中野
Original assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2037-02-02
Also published as: JP2018126005A

Description

本発明の実施形態は、端末装置および電源制御プログラムに関する。

従来、ノート型ＰＣ（Personal Computer）などの端末装置では、交換可能な主バッテリーの他に副バッテリーを備え、主バッテリーの交換時に副バッテリーから電力を供給することで、メモリーなどへ電源を供給した状態で主バッテリーを交換するホットスワップを可能とするものがある。このホットスワップの従来技術には、メモリーのデータを保持するための電池およびコンデンサを有する電子機器において、電池の電圧低下を検知する信号に応答してコンデンサへの充電を実行し、電池の交換時期になったときにコンデンサに充電を行わせるものがある。

特開昭６０−２７００９号公報特開平４−１５６２３２号公報特開２００９−１４８０７０号公報

しかしながら、上記の従来技術では、主バッテリーの残容量が少なくなった場合に副バッテリーを空の状態から充電すると、主バッテリーの消耗が大きくなり、主バッテリーの残容量が少なくなった場合の稼働時間が短くなる。また、主バッテリーの残容量が少なくなる前に予め副バッテリーをホットスワップができるように充電しておくと、副バッテリーの劣化が早く進むという問題がある。

１つの側面では、副バッテリーの劣化を抑えつつ、主バッテリーの残容量が少なくなった場合の稼働時間を確保できる端末装置および電源制御プログラムを提供することを目的とする。

第１の案では、端末装置は、検出部と、電源制御部とを有する。検出部は、交換可能な第１のバッテリーと、第２バッテリーとの残容量を検出する。電源制御部は、第２のバッテリーを第１の容量まで充電し、検出した第１のバッテリーの残容量が予め設定された第１の閾値以下である場合には第１のバッテリーの交換に供するために設定された第２の容量まで第２のバッテリーを充電する。また、電源制御部は、第１の閾値より大きな第２の閾値が予め設定され、検出した第１のバッテリーの残容量が第２の閾値まで下がった場合には第１の容量まで第２のバッテリーを充電する。

本発明の１実施態様によれば、副バッテリーの劣化を抑えつつ、主バッテリーの残容量が少なくなった場合の稼働時間を確保できる。

図１は、実施形態にかかる端末装置の構成例を示すブロック図である。図２は、副バッテリーの充電動作を例示するフローチャートである。図３は、制御テーブルを説明する説明図である。図４は、ケースごとの電池残量の経過を説明する説明図である。

以下、図面を参照して、実施形態にかかる端末装置および電源制御プログラムを説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の実施形態で説明する端末装置および電源制御プログラムは、一例を示すに過ぎず、実施形態を限定するものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせてもよい。

図１は、実施形態にかかる端末装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、端末装置１００は、電源部１、本体制御部２、記憶部３、操作部４、表示部５および通信部６を有する。端末装置１００は、例えばノート型ＰＣ、スマートフォンなど、二次電池または一次電池などのバッテリーで駆動する機器であればいずれを採用してもよい。

電源部１は、端末装置１００の各部に電力を供給する。本体制御部２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などであり、プログラムを実行することで端末装置１００全体の処理を制御する。記憶部３は、半導体メモリなどの記憶装置であり、本体制御部２が実行するプログラムや各種データを記憶する。

操作部４は、各種の操作キー、表示部５の画面上に重畳されたタッチパネルなどであり、ユーザから入力された操作を受け付ける入力インターフェースである。表示部５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などであり、本体制御部２の制御のもと各種画面を表示する。通信部６は、本体制御部２の制御のもとで所定の通信方式を用いてデータ通信を行う通信インターフェースである。

電源部１は、制御部１０、主バッテリー２０、副バッテリー３０、ＡＣ電源部４０および記憶部５０を有する。また、電源部１は、主バッテリー２０に関連して、充電ＩＣ２１（IC：Integrated Circuit）、残量計測部２２およびＳＷ２３（SW：Switch）を有する。また、電源部１は、副バッテリー３０に関連して、充電ＩＣ３１、残量計測部３２、ＳＷ３３および昇圧回路３４を有する。なお、図中の主バッテリー２０および副バッテリー３０にかかる線のうち、実線は電力の配線を示し、点線は制御部１０からの制御信号の配線を示す。

制御部１０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などであり、記憶部５０に記憶されたプログラム５１を順次実行することで、電源部１の各部を制御する。具体的には、制御部１０は、ＡＣ電源部４０による電力供給、主バッテリー２０および副バッテリー３０の充放電を制御する。すなわち、制御部１０は、電源制御部の一例である。

主バッテリー２０は、電源部１のバッテリーボックス（図示しない）などにおいて交換（着脱）可能に設置されるバッテリーであり、例えばリチウムイオン二次電池などを採用できる。なお、本実施形態では、主バッテリー２０は、リチウムイオン二次電池などの二次電池を例示するが、一次電池であってもよい。主バッテリー２０には、充電ＩＣ２１、残量計測部２２およびＳＷ２３が接続される。

充電ＩＣ２１は、制御部１０の制御のもと、ＡＣ電源部４０などにより供給される電力で主バッテリー２０の充電を行うＣｈａｒｇｅｒである。

残量計測部２２は、主バッテリー２０に充電されたあるいは放電した累積エネルギーを計測するＦｕｅｌＧａｕｇｅであり、主バッテリー２０の残容量（充電量）を検出する検出部の一例である。残量計測部２２は、検出した主バッテリー２０の残容量を制御部１０へ出力する。

ＳＷ２３は、制御部１０の制御のもとで開閉されるスイッチである。制御部１０は、ＳＷ２３を閉じて主バッテリー２０を放電させることで端末装置１００の各部への電力供給を行う。また、主バッテリー２０は、ＳＷ２３を介して副バッテリー３０の充電ＩＣ３１に接続されており、副バッテリー３０の充電にかかる電力供給を行う。

副バッテリー３０は、主バッテリー２０が装着されていない場合でも端末装置１００の各部に電力供給を可能とする、電気二重層コンデンサなどのキャパシタ、リチウムイオン二次電池などの二次電池である。副バッテリー３０には、充電ＩＣ３１、残量計測部３２、ＳＷ３３および昇圧回路３４が接続される。

充電ＩＣ３１は、制御部１０の制御のもと、ＡＣ電源部４０または主バッテリー２０により供給される電力で副バッテリー３０の充電を行うＣｈａｒｇｅｒである。

残量計測部３２は、副バッテリー３０に充電されたあるいは放電した累積エネルギーを計測するＦｕｅｌＧａｕｇｅであり、副バッテリー３０の残容量（充電量）を検出する検出部の一例である。残量計測部３２は、検出した副バッテリー３０の残容量を制御部１０へ出力する。

ＳＷ３３は、制御部１０の制御のもとで開閉されるスイッチである。制御部１０は、ＳＷ３３を閉じて副バッテリー３０を放電させることで端末装置１００の各部への電力供給を行う。

例えば、制御部１０は、主バッテリー２０が装着されていない場合にＳＷ３３を閉じて副バッテリー３０からの電力供給を行う。これにより、電源部１は、主バッテリー２０の交換時にＡＣ電源部４０からの電力供給なしに端末装置１００を継続して使用できるホットスワップを実現する。

昇圧回路３４は、副バッテリー３０より供給される電力の電圧を主バッテリー２０と同等の電圧に変換する回路である。

ＡＣ電源部４０は、商用電源よりＡＣアダプタ（図示しない）などを介して供給される交流（ＡＣ）電力を変圧器、整流器および安定化回路（いずれも図示しない）などを介して所定電圧の直流電力に変換し、端末装置１００の各部に供給する。また、ＡＣ電源部４０は、ＡＣ給電による端末装置１００の各部への電力供給の有無を制御部１０へ通知する。

記憶部５０は、例えば半導体メモリなどであり、制御部１０が実行するプログラム５１を記憶する。

制御部１０は、残量計測部２２により検出した主バッテリー２０の残容量およびＡＣ電源部４０からの通知をもとに、主バッテリー２０の充放電を制御する。例えば、制御部１０は、ＡＣ電源部４０からの通知をもとに、ＡＣ給電がない場合、ＳＷ２３を閉じて主バッテリー２０を放電させることで端末装置１００の各部への電力供給を行う。また、制御部１０は、ＡＣ電源部４０からの通知をもとに、ＡＣ給電による端末装置１００の各部への電力供給がＡＣ電源部４０により行われている場合、残量計測部２２により検出した主バッテリー２０の残容量をもとに、主バッテリー２０の充電を行う。

また、制御部１０は、残量計測部２２、３２により検出した主バッテリー２０および副バッテリー３０の残容量、本体制御部２より通知される端末装置１００の動作状態（ステータス）をもとに、プログラム５１内において予め設定されている制御テーブル１１（図３参照）に従って副バッテリー３０の充放電を制御する。

具体的には、制御部１０は、副バッテリー３０の劣化が進まない残容量として予め設定された所定量（例えば５０％）を目標として副バッテリー３０を充電する。そして、制御部１０は、主バッテリー２０の残容量が予め設定された閾値（例えば５０％）以下である場合、主バッテリー２０の交換時に供する際に、端末装置１００の稼働時間を極力増やすように設定された容量（例えば８０％）まで副バッテリー３０を充電する。

このように、電源部１は、副バッテリー３０の劣化が進まない残容量を目標として副バッテリー３０を充電しておくことで、主バッテリー２０の残容量が少なくなった場合に主バッテリー２０の交換時に供する容量まで副バッテリー３０を充電する際の電力量を抑えることができる。したがって、電源部１は、副バッテリー３０の劣化を抑えつつ、主バッテリー２０の残容量が少なくなった場合の稼働時間を確保することができる。

図２は、副バッテリー３０の充電動作を例示するフローチャートである。図２に示すように、処理が開始されると、制御部１０は、端末装置１００の動作状態を示す本体状態の情報を本体制御部２より取得する（Ｓ１０）。

本体制御部２の制御のもとで管理される端末装置１００の本体状態には、稼動状態（Ｓ０）、待機（スタンバイ）状態（Ｓ３）、休止（サスペンド）状態（Ｓ４）、電源オフ（Ｓ５）、主電源オフ（Ｇ３）がある。

稼動状態は、例えばＯＳ（Operating System）などが実行され、端末装置１００本体が通常に稼働している状態である。スタンバイは、例えば稼動状態におけるメモリの記憶内容を保持するようにメモリへの給電を継続し、メモリ以外への給電を停止する、いわゆるスリープ状態である。

休止状態は、例えばメモリの記憶内容をＨＤＤなどに移してから各部への給電を停止して稼動を休止する状態である。電源オフは、例えばＯＳをシャットダウンして各部への給電を停止する状態である。主電源オフは、電源オフの状態から更に主電源スイッチ（図示しない）がオフとなっている状態である。

Ｓ１０において、制御部１０は、本体状態がＳ０、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｇ３のいずれであるかを取得する。

次いで、制御部１０は、ＡＣ電源部４０よりＡＣ給電の有無を示すＡＣ状態を取得する（Ｓ１１）。次いで、制御部１０は、残量計測部２２、３２より主バッテリー２０および副バッテリー３０の残容量を取得する（Ｓ１２）。

次いで、制御部１０は、本体状態（Ｓ０、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５またはＧ３）と、ＡＣ給電の有無と、主バッテリー２０および副バッテリー３０の残容量とをもとに、制御テーブル１１（図３参照）に従って副バッテリー３０を充電するか否かを判定する（Ｓ１３）。

充電する場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御部１０は、充電ＩＣ３１を制御して副バッテリー３０を充電し（Ｓ１４）、Ｓ１０に処理を戻す。充電しない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、制御部１０は、副バッテリー３０を充電することなくＳ１０に処理を戻す。

図３は、制御テーブル１１を説明する説明図である。図３に示すように、制御テーブル１１は、本体状態（Ｓ０、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５またはＧ３）と、ＡＣ給電の有無と、主バッテリー２０および副バッテリー３０の残容量とに応じた副バッテリー３０の充放電にかかる制御内容が示されたテーブルである。

ＡＣ給電がある場合、制御部１０は、副バッテリー３０の劣化が進まない残容量として予め設定された所定量（本実施形態では５０％）を目標として副バッテリー３０を充電する。

具体的には、主バッテリー２０の残容量が８０％以上である場合は、主バッテリー２０が充電されているため主バッテリー２０が交換されることは考えにくいことから、副バッテリー３０の充電を行わない。主バッテリー２０の残容量が８０％未満である場合、制御部１０は、副バッテリー３０の残容量が５０％未満である場合はＡＣ電力より副バッテリー３０を予め設定された５０％まで充電する。

ＡＣ給電がない場合は、主バッテリー２０より供給される電力で端末装置１００が稼動することとなる。したがって、ＡＣ給電がない場合は、本体状態（Ｓ０、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５またはＧ３）によって副バッテリー３０の充放電の制御を変更する。

例えば、稼動状態（Ｓ０）もしくはスタンバイ（Ｓ３）では、主バッテリー２０をホットスワップで交換する際に副バッテリー３０から供給される電力を用いることとなる。したがって、稼動状態（Ｓ０）もしくはスタンバイ（Ｓ３）の場合、制御部１０は、主バッテリー２０の残容量が６５％までは主バッテリー２０の充電を行わない。ただし、副バッテリー３０の残容量が６５％を超えている場合、制御部１０は、副バッテリー３０の残容量が６５％になるまで放電させる。これにより、電源部１は、主バッテリー２０の残容量が多く残っている状態で副バッテリー３０の残容量が無駄に大きくなり、副バッテリー３０の劣化が進むことを防止する。

また、制御部１０は、主バッテリー２０の残容量が６５％から５０％の間である場合、副バッテリー３０の残容量が５０％未満ならば主バッテリー２０の電力を用いて、劣化が進まない残容量として予め設定された所定量（本実施形態では５０％）まで副バッテリー３０を充電する。これにより、電源部１は、主バッテリー２０の残容量が所定の閾値（本実施形態では５０％）に達する前に、副バッテリー３０の劣化が進まない程度の容量まで副バッテリー３０を充電できる。

また、制御部１０は、主バッテリー２０の残容量が５０％以下である場合、副バッテリー３０の残容量によらず、主バッテリー２０の電力を用いて副バッテリー３０を、主バッテリー２０の交換時に供するために設定された容量（本実施形態では８０％）まで充電する。

また、制御部１０は、主バッテリー２０の残容量が５０％より更に低く設定された所定値（本実施形態では１５％）を下回る場合は、副バッテリー３０の充電を行わない。これにより、電源部１は、主バッテリー２０が残り少ない場合には、主バッテリー２０での稼動を優先するようにする。

また、制御部１０は、主バッテリー２０の残容量が予め設定された低い値（本実施形態では、１３％、１０％）を下回る場合、本体制御部２への主バッテリー２０の残量が少ないことを通知し、電力消費量を少なく抑えることができるスタンバイ（Ｓ３）以下の状態に移行させる。具体的には、主バッテリー２０の残容量が１３％を下回る場合、制御部１０は、端末装置１００の本体状態をスタンバイ（Ｓ３）に移行させる。さらに、主バッテリー２０の残容量が１０％を下回る場合、制御部１０は、端末装置１００の本体状態を休止状態（Ｓ４）に移行させる。

また、休止状態（Ｓ４）、電源オフ（Ｓ５）または主電源オフ（Ｇ３）では、副バッテリー３０からの給電なしに主バッテリー２０の交換が可能である。したがって、休止状態（Ｓ４）、電源オフ（Ｓ５）または主電源オフ（Ｇ３）では、副バッテリー３０を主バッテリー２０の交換時に供するために設定された容量（本実施形態では８０％）まで充電しない。

具体的には、休止状態（Ｓ４）、電源オフ（Ｓ５）または主電源オフ（Ｇ３）の場合、制御部１０は、主バッテリー２０の充電を行わない。ただし、副バッテリー３０の残容量が６５％を超えている場合、制御部１０は、副バッテリー３０の残容量が６５％になるまで放電させる。これにより、電源部１は、副バッテリー３０からの給電なしに主バッテリー２０の交換が可能である状態では副バッテリー３０の残容量が無駄に大きくなり、副バッテリー３０の劣化が進むことを防止する。

図４は、ケースごとの電池残量の経過を説明する説明図である。図４では、ケースＣ１〜Ｃ４ごとに、主バッテリー２０の残容量（主残量）と、副バッテリー３０の（副残量）との時間（０〜５）経過を表とグラフで表している。なお、ケースＣ１、Ｃ２は、ＡＣ給電ありのケースである。ケースＣ３は、ＡＣ給電なしであり、本体状態が稼動状態（Ｓ０）もしくはスタンバイ（Ｓ３）のケースである。ケースＣ４は、ＡＣ給電なしであり、本体状態が休止状態（Ｓ４）、電源オフ（Ｓ５）または主電源オフ（Ｇ３）のケースである。

ケースＣ１〜Ｃ４に示すように、副バッテリー３０については、劣化が進まない残容量として予め設定された所定量（本実施形態では５０％）を目標として充電が行われる。これにより、電源部１は、副バッテリー３０の劣化が進むことを抑止できる。

また、ケースＣ３に示すように、主バッテリー２０の残容量が５０％以下である場合（時間Ｔ１）では、主バッテリー２０の電力を用いて、主バッテリー２０の交換時に供するために設定された容量（本実施形態では８０％）まで副バッテリー３０を充電する。

これにより、副バッテリー３０の交換時（時間Ｔ２）において、主バッテリー２０の供給電力による端末装置１００の稼働時間を十分に確保できる。また、副バッテリー３０の劣化が進まない程度の残量量（５０％）まで副バッテリー３０が充電されていることから、主バッテリー２０の交換時に供する８０％の容量まで副バッテリー３０を充電する際の電力量を抑えることができる。よって、主バッテリー２０の残容量が少なくなった場合の稼働時間を確保できる。

以上のように、端末装置１００は、交換可能な主バッテリー２０と、副バッテリー３０との残容量を検出する残量計測部２２、３２を有する。また、端末装置１００の制御部１０は、副バッテリー３０を所定容量（例えば５０％）まで充電する。また、制御部１０は、主バッテリー２０の残容量が予め設定された閾値（例えば５０％）以下である場合には主バッテリー２０の交換に供するための容量（例えば８０％）まで副バッテリー３０を充電する。これにより、端末装置１００では、副バッテリー３０の劣化を抑えつつ、主バッテリー２０の残容量が少なくなった場合の稼働時間を確保できる。

以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）交換可能な第１のバッテリーと、第２のバッテリーとの残容量を検出する検出部と、
前記第２のバッテリーを第１の容量まで充電し、検出した前記第１のバッテリーの残容量が予め設定された第１の閾値以下である場合には前記第１のバッテリーの交換に供するために設定された第２の容量まで前記第２のバッテリーを充電する電源制御部と、
を有することを特徴とする端末装置。

（付記２）前記電源制御部は、前記第１の閾値より大きな第２の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第２の閾値まで下がった場合には前記第１の容量まで前記第２のバッテリーを充電する、
ことを特徴とする付記１に記載の端末装置。

（付記３）前記電源制御部は、前記第１の閾値より小さな第３の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第３の閾値まで下がった場合には前記第２のバッテリーの充電を停止する、
ことを特徴とする付記１または２に記載の端末装置。

（付記４）前記電源制御部は、前記第３の閾値より小さな第４の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第４の閾値まで下がった場合には稼動、スタンバイ、休止、電源オフの順に設定された自装置の状態を少なくともスタンバイ以下の状態に移行させる、
ことを特徴とする付記３に記載の端末装置。

（付記５）第１のバッテリーを第１の容量まで充電し、
検出部が検出した第２のバッテリーの残容量が予め設定された第１の閾値以下である場合には前記第２のバッテリーの交換に供するために設定された第２の容量まで前記第１のバッテリーを充電する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする電源制御プログラム。

（付記６）前記充電する処理は、前記第１の閾値より大きな第２の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第２の閾値まで下がった場合には前記第１の容量まで前記第２のバッテリーを充電する、
ことを特徴とする付記５に記載の電源制御プログラム。

（付記７）前記充電する処理は、前記第１の閾値より小さな第３の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第３の閾値まで下がった場合には前記第２のバッテリーの充電を停止する、
ことを特徴とする付記５または６に記載の電源制御プログラム。

（付記８）前記充電する処理は、前記第３の閾値より小さな第４の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第４の閾値まで下がった場合には稼動、スタンバイ、休止、電源オフの順に設定された自装置の状態を少なくともスタンバイ以下の状態に移行させる、
ことを特徴とする付記７に記載の電源制御プログラム。

１…電源部
２…本体制御部
３…記憶部
４…操作部
５…表示部
６…通信部
１０…制御部
１１…制御テーブル
２０…主バッテリー
２１、３１…充電ＩＣ
２２、３２…残量計測部
２３、３３…ＳＷ
３０…副バッテリー
３４…昇圧回路
４０…ＡＣ電源部
５０…記憶部
５１…プログラム
１００…端末装置
Ｃ１〜Ｃ４…ケース
Ｔ１、Ｔ２…時間

Claims

交換可能な第１のバッテリーと、第２のバッテリーとの残容量を検出する検出部と、
前記第２のバッテリーを第１の容量まで充電し、検出した前記第１のバッテリーの残容量が予め設定された第１の閾値以下である場合には前記第１のバッテリーの交換に供するために設定された第２の容量まで前記第２のバッテリーを充電する電源制御部と、
を有し、
前記電源制御部は、前記第１の閾値より大きな第２の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第２の閾値まで下がった場合には前記第１の容量まで前記第２のバッテリーを充電する、端末装置。
前記電源制御部は、前記第１の閾値より小さな第３の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第３の閾値まで下がった場合には前記第２のバッテリーの充電を停止する、
ことを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
前記電源制御部は、前記第３の閾値より小さな第４の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第４の閾値まで下がった場合には稼動、スタンバイ、休止、電源オフの順に設定された自装置の状態を少なくともスタンバイ以下の状態に移行させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の端末装置。
第２のバッテリーを第１の容量まで充電し、
検出部が検出した第１のバッテリーの残容量が予め設定された第１の閾値以下である場合には前記第１のバッテリーの交換に供するために設定された第２の容量まで前記第２のバッテリーを充電し、前記第１の閾値より大きな第２の閾値が予め設定され、検出した前記第１のバッテリーの残容量が前記第２の閾値まで下がった場合には前記第１の容量まで前記第２のバッテリーを充電する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする電源制御プログラム。