WO2010067400A1 - 電力使用方法、スレーブ装置、およびコンピュータプログラム - Google Patents
電力使用方法、スレーブ装置、およびコンピュータプログラム Download PDFInfo
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Abstract
電力の供給に関する制限が拡張された仕様において、電力の供給を受ける装置の動作を従来よりも確実にする。 USBデバイス2は、二次電池を充電を行うのに最低限必要な電圧の値である第一の値をパーソナルコンピュータ1へ通知する。パーソナルコンピュータ1は、第一の値の電圧でUSBデバイス2へ電力を供給する際の電流の値である第二の値をUSBデバイス2へ通知する。パーソナルコンピュータ1は、電力をUSBデバイス2へ供給する。USBデバイス2は、供給される電力を、電流の値が第二の値を超えないように消費させながら、二次電池を充電する。
Description
本発明は、USBなどのインタフェースを介してマスタからスレーブへ電力を供給しスレーブで電力を使用する方法などに関する。
図11および図12は旧仕様および新仕様におけるスレーブへの電力供給の範囲を示す図である。
近年、2台の装置を繋ぐインタフェースとして、USB(Universal Serial Bus)が普及している。USBによると、例えば、パーソナルコンピュータに、プリンタ、デジタルカメラ、携帯電話端末、フロッピディスクドライブ、ポータブルオーディオプレーヤ、PDA(Personal Digital Assistant)、およびUSBメモリなど様々な装置を繋ぐことができる。
USBによると、2台の装置間でデータのやり取りをするだけでなく、ホスト(上位側の装置。一般に、パーソナルコンピュータまたはUSBハブであることが多い。)からスレーブ(下位側の装置)へ電力を供給することができる。したがって、USBによると、スレーブに備えられた二次電池を、ホストの電力を供給することによって充電することができる。
非特許文献1には、USBによるスレーブへの電力の供給に関する仕様が定められている。
この仕様(新仕様)よりも前の仕様(旧仕様)では、図11の「既存領域」の範囲で、ホストからスレーブへのVBusによる電力の供給を行わなければならなかった。
しかし、新仕様では、図11の「拡張領域」の範囲での電力の供給が認められている。または、ホストとスレーブとの間でのデータ通信を伴う場合は、その転送モードに応じて、図12の「High Speed拡張領域」および「Full Speed/Low Speed拡張領域」の範囲でも、電力の供給が認められている。このように、新仕様では、電力の供給に関する制限が緩和されている。
"Battery Charging Specification Revision 1.0"、2007年5月8日、USB Implementers Forum, Inc.
"Battery Charging Specification Revision 1.0"、2007年5月8日、USB Implementers Forum, Inc.
しかし、上述の通り制限が緩和されたことによって、却って、スレーブは、期待通りに電力の供給を受けられないことがある。そうすると、スレーブは、一部の処理について正常に動作しないことがある。
例えば、スレーブは、4ボルト以上の電圧が掛からなければマスタに繋がれたことを認識しない仕様になっている場合は、2ボルトの電圧しかが得られなければ、正常に動作しない。
本発明は、このような問題点に鑑み、電力の供給に関する制限が拡張された仕様において、電力の供給を受ける装置の動作を従来よりも確実にすることを、目的とする。
本発明の一形態に係る電力使用方法は、第一の装置から供給される電力を第二の装置において使用する電力使用方法であって、前記第二の装置が特定の処理を行うのに最低限必要な電圧の値である第一の値を前記第一の装置へ通知する処理を、前記第二の装置に実行させ、前記第一の値の電圧で前記第一の装置が前記第二の装置へ電力を供給する際の電流の値である第二の値を前記第二の装置へ通知する処理を、前記第一の装置に実行させ、電力を所定の規格に基づいて前記第二の装置へ供給する処理を前記第一の装置に実行させ、供給される電力を、電流の値が前記第二の値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を前記第二の装置に実行させる。
本発明の他の形態に係る電力使用方法は、第一の装置から供給される電力を第二の装置において使用する電力使用方法であって、前記第二の装置が特定の処理を行うのに最低限必要な電圧で前記電力を消費する際の電流の値を、試験を行うことによって検出する処理を、前記第二の装置に実行させ、前記電力を、電流の値が前記検出された値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を前記第二の装置に実行させる。
好ましくは、前記試験を、前記特定の処理のトレーニング用の回路によって行う。
前記特定の処理は、例えば、前記第二の装置の二次電池を充電する処理である。前記第一の装置は、パーソナルコンピュータまたはUSB(Universal Serial Bus)ハブであって、前記第二の装置は、USBデバイスである。
本発明によると、電力の供給に関する制限が拡張された仕様において、電力の供給を受ける装置の動作を従来よりも確実にすることができる。
図1はパーソナルコンピュータ1とUSBデバイス2との接続の形態の例を示す図、図2はパーソナルコンピュータ1のハードウェア構成の例を示す図、図3はパーソナルコンピュータ1およびUSBデバイス2の機能的構成の例を示す図、図4はUSBデバイス2のハードウェア構成の例を示す図である。
図1に示すパーソナルコンピュータ1は、USB(Universal Serial Bus)インタフェースを備えている。
USBデバイス2は、携帯電話端末、ポータブルオーディオプレーヤ、およびPDA(Personal Digital Assistant)などのような、USBインタフェースを備えた可搬型の装置である。
パーソナルコンピュータ1とUSBデバイス2とは、USBケーブルによって繋がれ、通信を行うことができる。さらに、パーソナルコンピュータ1は、USBデバイス2に電源を供給することができる。以下、USBのバージョンとしてUSB2.0および1.0が用いられる場合を例に説明する。
パーソナルコンピュータ1は、図2に示すように、制御装置10a、RAM(Random Access Memory)10b、ROM(Read Only Memory)10c、ハードディスク10d、液晶ディスプレイ10e、キーボード10f、ポインティングデバイス10g、およびUSBコントローラ10hなどを有する。
制御装置10aは、CPU(Central Processing Unit)またはMPU(Micro Processing Unit)などであって、RAM10bまたはROM10cに記憶されているプログラムを実行する。なお、制御装置10aがMPUである場合は、RAM10bおよびROM10cが制御装置10aに一体的に組み込まれていることがある。
キーボード10fおよびポインティングデバイス10gは、ユーザがコマンドおよびデータなどをパーソナルコンピュータ1に入力するための装置である。
液晶ディスプレイ10eは、デスクトップ、ウィンドウ、およびダイアログボックスなど種々の画面を表示する。
USBコントローラ10hは、USBの制御を行うためのIC(Integrated Circuit)である。
ROM10cには、図3に示す電圧電流テーブル記憶部101、最低電圧値問合せ部102、最低電圧値通知受付部103、供給電流値決定部104、最大電流値通知部105、および供給電流制御部106などの機能を実現するためのプログラムが記憶されている。これらのプログラムは、制御装置10aによって実行される。これらのプログラムは、BIOS(Basic Input/Output System)として提供してもよいし、OS(Operating System)のドライバとして提供してもよい。後者の場合は、ドライバはハードディスク10dに記憶される。
USBデバイス2は、図4に示すように、CPU20a、RAM20b、ROM20c、電源ユニット20d、USBコントローラ20e、およびトレーニングユニット20fなどを有する。そのほか、USBデバイス2の種類に応じて、種々のハードウェアを有する。例えば、USBデバイス2が携帯電話端末であれば、無線回路、アンテナ、液晶ディスプレイ、操作ボタン、音声処理回路、デジタルカメラ、マイク、スピーカ、およびフラッシュメモリなどを有する。
USBコントローラ20eは、USBの制御を行うためのICである。電源ユニット20dは、二次電池および充電制御回路などを有する。二次電池は、USBケーブルを介してパーソナルコンピュータ1から供給される電力によって充電される。また、USBデバイス2の各部に電力を供給する。充電制御回路は、二次電池への充電を制御し、過充電を防止する。
ROM20cには、図3に示す最低電圧値記憶部201、最低電圧値コマンド受付部202、最低電圧値通知部203、および最大電流値通知受付部204などの機能を実現するためのプログラムが記憶されている。これらのプログラムは、CPU20aによって実行される。トレーニングユニット20fについては、後に詳細に説明する。
図5は電圧電流テーブルTLAの例を示す図、図6はトレーニングユニット20fの構成の例を示す図である。
次に、図3に示すパーソナルコンピュータ1およびUSBデバイス2の各部の処理内容および図4の電源ユニット20dおよびトレーニングユニット20fの処理内容などを詳細に説明する。
パーソナルコンピュータ1において、電圧電流テーブル記憶部101には、電圧電流テーブルTLAが記憶されている。この電圧電流テーブルTLAには、図5のように、USBデバイス2に掛ける電圧とその際にUSBデバイス2へ供給する電流との関係を示している。電圧電流テーブルTLAの内容は、USBコントローラ10hの特性などに応じて決まり、電圧電流テーブル記憶部101に記憶される。
なお、電圧電流テーブルTLAは、USBデバイス2との接続の完了後にデータ通信を行わない場合の電圧と電流との関係を示している。データ通信を行う場合については、後に説明する。
最低電圧値問合せ部102は、パーソナルコンピュータ1にUSBデバイス2が繋がれた際に、最低限必要な電圧の値(以下、「最低電圧値Eb」と記載する。)を回答するように要求するコマンド(以下、「コマンド3A」と記載する。)をUSBデバイス2へ送信する。
USBデバイス2において、最低電圧値記憶部201は、USBデバイス2が自らの充電を行うのに最低限必要な電圧の値つまり最低電圧値Ebを記憶する。
最低電圧値コマンド受付部202は、パーソナルコンピュータ1からのコマンド3Aを受け付ける。
最低電圧値通知部203は、コマンド3Aが受け付けられると、最低電圧値記憶部201に記憶されている最低電圧値Ebを示す回答データ3Bをパーソナルコンピュータ1へ送信する。
パーソナルコンピュータ1において、最低電圧値通知受付部103は、USBデバイス2からの回答データ3Bを受け付ける。
供給電流値決定部104は、受け付けられた回答データ3Bに示される最低電圧値Ebに対応する電流の値を、電圧電流テーブルTLA(図5参照)の中から検索する。そして、供給電流値決定部104は、検索した電流の値を、USBデバイス2へ供給する電流の値(以下、「最大電流値Ib」と記載する。)に決定する。例えば、最低電圧値Ebが4.0Vである場合は、1240mAに決定する。
最大電流値通知部105は、決定した最大電流値Ibを示す通知データ3CをUSBデバイス2へ送信する。
供給電流制御部106は、決定した最大電流値Ibで電力が供給されるように、USBコントローラ10hを制御する。
USBデバイス2において、最大電流値通知受付部204は、パーソナルコンピュータ1からの通知データ3Cを受け付ける。
以上の処理によって、最大電流値Ib以下の電流がUSBデバイス2へ供給され、二次電池の充電が可能になる。
電源ユニット20dの充電制御回路は、最低電圧値Eb以上の電圧で二次電池の充電を行う。この際に、二次電池へ流す電流を、パーソナルコンピュータ1から通知された最大電流値Ibを超えないように制御する。
または、電源ユニット20d充電制御回路は、二次電池へ流す電流を、図4のトレーニングユニット20fによって検出された電流値を超えないように制御してもよい。
トレーニングユニット20fは、USBデバイス2において最低電圧値Ebを得るのに必要な電流値(以下、「最大電流値Ih」と記載する。)を測定し、電源ユニット20dへ通知するための処理を行う。
トレーニングユニット20fは、図6に示すように、可変電流消費回路20f1および電圧検出回路20f2を有する。トレーニングユニット20fは、次に説明するように、特定の処理(本実施例では、充電の処理)の際の電圧と電流との関係を検出する試験を行うために用いられる。
USBデバイス2がパーソナルコンピュータ1に繋がれ、パーソナルコンピュータ1からUSBデバイス2へ電流が供給されると、電流の一部を、量を少しずつ増加させながら可変電流消費回路20f1に流し消費させる。可変電流消費回路20f1は試験(トレーニング)用の回路である。可変電流消費回路20f1の抵抗の値は、電源ユニット20dの二次電池の充電時の抵抗値と同等である。
可変電流消費回路20f1に流す電流の量は、CPU20aによって制御される。
可変電流消費回路20f1に流す電流の量は、CPU20aによって制御される。
電圧検出回路20f2は、可変電流消費回路20f1に電流が流れているときの電圧を測定し続ける。そして、測定した電圧値が最低電圧値Ebになったことを検知し、CPU20aへその旨を通知する。
CPU20aは、電圧検出回路20f2からの通知を受けると、その時点(つまり、可変電流消費回路20f1に掛かる電圧の値が最低電圧値Ebになった時点)の、可変電流消費回路20f1に流れた電流の値を、最大電流値Ihに設定する。そして、CPU20aは、決定した最大電流値Ihを電源ユニット20dへ通知する。
そして、電源ユニット20dの充電制御回路は、二次電池へ流す電流を、トレーニングユニット20fおよびCPU20aによって得られた最大電流値Ihを超えないように制御することで、最低電圧値Eb以上で二次電池の充電を行うことができる。
図7はパーソナルコンピュータ1とUSBデバイス2とが繋がれた際の全体的な処理の流れの例を説明するシーケンス図である。
次に、パーソナルコンピュータ1およびUSBデバイス2の全体的な処理の流れを、図7を参照しながら説明する。
図7において、パーソナルコンピュータ1にUSBデバイス2が繋がれると、パーソナルコンピュータ1およびUSBデバイス2の両装置は、従来通り、互いに繋がれたことを認識し、ハードウェアおよびソフトウェアに関する各種の設定(コンフィグレーション)を行う(#301、#401)。
すると、パーソナルコンピュータ1は、USBデバイス2に対して、コマンド3Aを送信することによって最低電圧値を問い合せる(#302)。USBデバイス2は、コマンド3Aを受信すると(#402)、パーソナルコンピュータ1に対して、回答データ3Bを送信することによって最低電圧値Ebを回答(返答)する(#403)。
パーソナルコンピュータ1は、回答データ3Bを受信すると(#303)、最低電圧値Ebに対応する最大電流値Ibを電圧電流テーブルTLA(図5参照)の中から検索し、USBデバイス2に対して通知データ3Cを送信することによって最大電流値Ibを通知する(#304)。
そして、パーソナルコンピュータ1は、電力をUSBデバイス2へ供給する(#305)。
USBデバイス2は、その供給を受け(#405)、最大電流値Ihを算出し(#306)、最大電流値Ihを電流のリミットとして二次電池の充電を行う(#407)。
本実施形態によると、電力の供給に関する制限が拡張された仕様において、USBデバイス2の動作を従来よりも確実にすることができる。
図8は電圧電流テーブルTLBの例を示す図、図9は電圧電流テーブルTLCの例を示す図、図10はパーソナルコンピュータ1とUSBデバイス2との接続の形態の他の例を示す図である。
パーソナルコンピュータ1とUSBデバイス2との接続の完了後、両装置がデータ通信を行う場合は、電圧と電流との関係が、通信の速度に応じて、電圧電流テーブルTLAに示される関係とは異なる。
そこで、図8に示すような、フルスピードモード(Full Speed Mode)およびロースピードモード(Low Speed Mode)用の電圧電流テーブルTLBと、ハイスピードモード(High Speed Mode)用の電圧電流テーブルTLCとを、電圧電流テーブル記憶部101に予め用意しておく。
そして、パーソナルコンピュータ1は、コンフィグレーションによって転送モードがフルスピードモードまたはロースピードモードに決まった場合は、電圧電流テーブルTLAの代わりに電圧電流テーブルTLBを用いて最大電流値Ibを決定する。ハイスピードモードに決まった場合は、電圧電流テーブルTLAの代わりに電圧電流テーブルTLCを用いて最大電流値Ibを決定する。
本実施形態では、図6のトレーニングユニット20fをUSBデバイス2に設けたが、図10に示すように、パーソナルコンピュータ1とUSBデバイス2とを繋ぐUSBケーブル4のUSBデバイス2側のコネクタに設けてもよい。ただし、この場合は、可変電流消費回路20f1に流す電流を制御するためのコントローラおよびUSBデバイス2へ最大電流値Ihの電流を流すように制御するためのコントローラをも、USBデバイス2側のコネクタに設けておく。
図3に示した電圧電流テーブル記憶部101ないし供給電流制御部106の各機能をUSBハブに設けてもよい。そして、繋がれるUSBデバイス2ごとに出力する電流を制御すればよい。
その他、パーソナルコンピュータ1、USBデバイス2の全体または各部の構成、処理内容、処理順序、テーブルの構成などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
Claims (10)
- 第一の装置から供給される電力を第二の装置において使用する電力使用方法であって、
前記第二の装置が特定の処理を行うのに最低限必要な電圧の値である第一の値を前記第一の装置へ通知する処理を、前記第二の装置に実行させ、
前記第一の値の電圧で前記第一の装置が前記第二の装置へ電力を供給する際の電流の値である第二の値を前記第二の装置へ通知する処理を、前記第一の装置に実行させ、
電力を所定の規格に基づいて前記第二の装置へ供給する処理を前記第一の装置に実行させ、
供給される電力を、電流の値が前記第二の値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を前記第二の装置に実行させる、
電力使用方法。 - 第一の装置から供給される電力を第二の装置において使用する電力使用方法であって、
前記第二の装置が特定の処理を行うのに最低限必要な電圧で前記電力を消費する際の電流の値を、試験を行うことによって検出する処理を、前記第二の装置に実行させ、
前記電力を、電流の値が前記検出された値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を前記第二の装置に実行させる、
電力使用方法。 - 前記試験を、前記特定の処理のトレーニング用の回路によって行う、
請求項2記載の電力使用方法。 - 前記特定の処理は、前記第二の装置の二次電池を充電する処理である、
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電力使用方法。 - 前記第一の装置は、パーソナルコンピュータまたはUSB(Universal Serial Bus)ハブであって、
前記第二の装置は、USBデバイスである、
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電力使用方法。 - ホストから電力の供給を受けて特定の処理を行うスレーブ装置であって、
当該スレーブ装置が特定の処理を行うのに最低限必要な電圧の値である第一の値を前記ホスト装置へ通知する電圧値通知手段と、
前記第一の値の電圧で前記ホストが当該スレーブ装置へ電力を供給する際の電流の値である第二の値の通知を前記ホストから受け付ける通知受付手段と、
前記ホストから供給される電力を、電流の値が前記第二の値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を実行する、特定処理実行手段と、
を有するスレーブ装置。 - ホストから電力の供給を受けて特定の処理を行うスレーブ装置であって、
前記特定の処理を行うのに最低限必要な電圧で前記電力を消費する際の電流の値を、試験を行うことによって検出する、電流値検出手段と、
前記電力を、電流の値が前記第二の値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を実行する、特定処理手段と、
を有するスレーブ装置。 - 二次電池を有し、
前記特定処理手段は、前記特定の処理として、前記二次電池を充電する処理を実行する、
請求項6または請求項7記載のスレーブ装置。 - ホストから電力の供給を受けて特定の処理を行う装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、
前記装置に、
前記装置が特定の処理を行うのに最低限必要な電圧の値である第一の値を前記ホスト装置へ通知する処理を実行させ、
前記第一の値の電圧で前記ホストが前記装置へ電力を供給する際の電流の値である第二の値の通知を前記ホストから受け付ける処理を実行させ、
前記ホストから供給される電力を、電流の値が前記第二の値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を実行させる、
コンピュータプログラム - ホストから電力の供給を受けて特定の処理を行う装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、
前記装置に、
前記特定の処理を行うのに最低限必要な電圧で前記電力を消費する際の電流の値を、試験を行うことによって検出する処理を実行させ、
前記電力を、電流の値が前記検出された値を超えないように消費させながら、前記特定の処理を実行させる、
コンピュータプログラム。
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