(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムに対して外部から電力を供給する電源部と、
前記電源部から供給される電力に基づいて充電されると共に、充電された電力を放電することで前記システムに対して電力を供給するバッテリと、
前記電源部および前記バッテリから前記システムに対する電力の供給を制御する電力供給制御回路とを備え、
前記電力供給制御回路は、前記電源部が前記システムに接続された状態にて当該システムが軽負荷時のときに、当該電源部から当該システムに対する電力の供給を停止して前記バッテリから当該システムの軽負荷時稼働コンポーネントに対して電力を供給し、当該バッテリにおける残容量が当該供給によって所定量を下回った状態にて、当該電源部から当該バッテリに対して電力を供給して充電を行うことを特徴とする電源供給装置。
【請求項２】
前記電力供給制御回路は、前記システムが軽負荷時のときに、前記電源部におけるスイッチング動作を停止させて消費電力を低減させることを特徴とする請求項１記載の電源供給装置。
【請求項３】
ＡＣ電源に接続されると共に、電気機器に接続して電力を供給するＡＣアダプタと、
前記ＡＣアダプタから供給される電力に基づいて充電されると共に、充電された電力を放電することで前記電気機器に対して電力を供給するバッテリと、
前記ＡＣアダプタが前記電気機器に接続され、且つ当該電気機器が軽負荷の状況において、前記バッテリから当該電気機器の軽負荷時稼働コンポーネントに対する電力の供給を賄い当該ＡＣアダプタの動作を停止するように制御すると共に、当該バッテリにおける残容量を認識し、認識された残容量が所定量を下回った場合には、当該ＡＣアダプタの動作を開始して当該バッテリに対する充電を行うように制御するコントローラとを備えたことを特徴とする電源供給装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記バッテリにおける充電の終了により前記ＡＣアダプタの動作を停止するように制御することを特徴とする請求項３記載の電源供給装置。
【請求項５】
外部電源から電力を供給する電源部と充放電を繰り返して電力を供給するバッテリとに本体が接続される電気機器であって、
前記バッテリにおける電池容量を認識する電池容量認識手段と、
前記電池容量認識手段により認識された電池容量が所定量以上であるか否かを判断する判断手段と、
前記本体が軽負荷の状態にて、前記判断手段によって電池容量が所定量以上であると判断される場合には、前記バッテリから当該本体の軽負荷時稼働コンポーネントに対して電力を供給するバッテリ電力供給手段と、
前記電源部の動作を停止する電源動作停止手段と、
前記バッテリ電力供給手段により電力が供給された後の電池容量が所定量よりも少ないと前記判断手段によって判断される場合に、前記電源部を動作させて前記バッテリへの充電を行う充電手段とを備えたことを特徴とする電気機器。
【請求項６】
前記所定量までの電池容量について見かけ上の表示方法を変え、および/または当該所定量からの前記充電に際して充電表示を止めることを特徴とする請求項５記載の電気機器。
【請求項７】
外部から電力を供給する電源部と充放電を繰り返して電力を供給するバッテリとに接続された電気機器における軽負荷時の電源供給方法であって、
前記バッテリの電池容量を認識し、
軽負荷時にて前記バッテリにおける認識された電池容量が所定量以上である場合に前記電源部の動作を停止させ、
前記電気機器における軽負荷時にて軽負荷時稼働コンポーネントに対する電力供給を前記バッテリの放電によって賄い、
前記電力供給に伴う前記バッテリの放電によって変化する当該バッテリの電池容量を認識し、
前記バッテリにおける認識された電池容量が所定量より小さくなった場合に前記電源部を動作させ、
前記電源部から前記バッテリに対する充電を行うことを特徴とする電源供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源供給装置等に係り、特に、ノートＰＣ(ノート型パーソナルコンピュータ)等の電力ロスを低減する装置、方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ノートＰＣに代表される情報端末機器等、ＡＣアダプタとバッテリを備えた電気機器では、電源オフ時の無負荷状態に近い時、またはサスペンド等の軽負荷時にも、ＡＣアダプタ内部における電力変換ロスが常時発生している。このとき、ＡＣアダプタ内部だけでなく機器本体の内部回路においても電力を消費している。
【０００３】
図６は、従来のＡＣアダプタを使用した際、電源オフ時における電力消費の状態を示した図である。より具体的には、ＡＣアダプタをノートＰＣ等に接続し、このノートＰＣ等にはパワーオンを施さないような状態を想定している。同図において横軸は時間であり、縦軸は電力消費を示している。ここで、電気機器(ノートＰＣ等)の内部回路による電力消費(System Power Dissipation)と、ＡＣアダプタによる電力変換ロス(Power Loss by AC adapter)との合計がトータルの電力ロスである。電気機器の内部回路では、電源オフ時であっても電池を充電したりするための制御用コントローラ等が常に動いていなければならないので、ある程度の決まった電力を消費し続けることになる。
【０００４】
例えば、電気機器としての一例であるコンピュータ装置においては、電源オフ時においても、タイマ起動等所定の機能を実現するために、タイマやキーボード/マウス・コントローラ等に電力が供給されている(このように、電源オフされたときにでも電力の供給を受けるコンポーネントを本願明細書において「電源オフ時稼動コンポーネント」と呼ぶ)。この一方、電源オフ時には、メインＣＰＵ等、その他のコンポーネントへの電力は遮断され、不必要な電力消費が防止されている(このように、電源オフされたときには電力の供給が遮断されるコンポーネントを本願明細書において「電源オフ時非稼動コンポーネント」と呼ぶ)。
【０００５】
ここで、電源オフ時に、電源オフ時稼動コンポーネントに電力を供給し、電源オフ時非稼動コンポーネントへの電力を遮断する方法として、電源オフ時非稼動コンポーネントへの電力供給を行っているＤＣ/ＤＣコンバータの出力電圧を遮断する方法がある。また、ＤＣ/ＤＣコンバータが、電源オフ時非稼動コンポーネントと電源オフ時稼動コンポーネントとの双方への電力供給を中継している場合には、ＤＣ/ＤＣコンバータの出力電圧を遮断するのではなく、ＤＣ/ＤＣコンバータの出力電圧を電源オフ時非稼動コンポーネントに中継するＦＥＴ(電界効果トランジスタ)をオフする等の方法が従来より採用されている。
【０００６】
この一方、特にノートＰＣ等において、バッテリの消費を防止するために、一定時間、ノートＰＣへのアクセスがないとき等にサスペンドし(軽負荷状態)、サスペンド前の状態に復帰させるために必要なコンポーネント(メインメモリ、キーボード/マウス・コントローラ、ＶＲＡＭ等)以外のコンポーネント(メインＣＰＵ、ＣＲＴ等)への電力供給を遮断している。本願明細書において、このように軽負荷時に電力の供給を受けるコンポーネントを「軽負荷時稼動コンポーネント」、軽負荷時に電力の供給が遮断されるコンポーネントを「軽負荷時非稼動コンポーネント」と呼ぶ。
【０００７】
ノートＰＣ等の電気機器の内部による電力消費は、図６の下部領域部分で表現され、常時、約０.３５Ｗの電力消費が発生している。また、ＡＣアダプタが動作する際には、ＡＣアダプタや機種毎に異なる変換効率に依存する電力変換ロスが生じ、このＡＣアダプタによる電力変換ロスは、例えば、図６の上部領域部分(嵩上げされた部分)で表現され、ここでは約１Ｗの電力消費が常時、発生している。即ち、図６に示す従来例では、ＡＣアダプタが接続された状態にてユーザが電気機器を使用していない際にも、常時、平均１.３５Ｗもの電力ロスが生じていることになる。
【０００８】
一方、特開平１１−１７５１７４号公報には、安定化電源回路に対して開閉手段を介して交流を供給する際に、負荷の電源保持手段に保持される電圧を電圧検出回路にて測定し、測定される電圧が所定範囲を超えた場合に安定化電源回路の出力を制御し、電圧を所定範囲に収めることで電力消費を節約する技術が示されている。また、特開２０００−４５４７号公報には、交流電源の供給を行うスイッチがオフの場合に、バックアップコンデンサの充電をすべきか否かの判定を行い、スイッチをオンにし、バックアップコンデンサの充電が完了した判定を行うとスイッチをオフにするＭＰＵを備えることで、待機時の電力消費を限りなく零に近づける技術が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６でも説明したように、例えばノートＰＣに用いられる従来の電源供給装置では、電源オフ時またはサスペンド時においても、通常のＡＣアダプタでの電力変換ロスは約１Ｗにもなり、しかもこれは常時発生している。また、機器内部回路による電力消費と比べるとＡＣアダプタでの電力変換ロスは３倍近くにもなり、電力消費ロスが非常に大きい。
【００１０】
また、特開平１１−１７５１７４号公報における電源保持手段は、コンデンサを前提としており、電池の場合には大電流が流れて危険な状態となってしまう。更に、開閉手段をオフにするとコンデンサのみで電力供給を行うことから、急激に電圧が下がり、電圧が下がると開閉手段をオンするために急激に電圧が上がってしまう。即ち、電源の出力ラインは電源電圧が大きく変動することから、例えばコンピュータの動作不良などの問題が発生してしまう。また更に、コンデンサでは電源をオフにできる期間が短いために、電力削減効果は非常に小さいという問題が残る。
【００１１】
また、特開２０００−４５４７号公報では、同様にコンデンサを前提としており、特開平１１−１７５１７４号公報記載の技術と同様な問題点が解決されない。更に、電源の出力(ＡＣ/ＤＣの出力)電圧は、開閉手段のオン・オフに同期して変動することから、別途、レギュレータが必要となり、大きなコストアップとなってしまう。特に、ノートＰＣでは、レギュレータで定電圧化しないとＬＣＤのちらつきとなって現われてしまい、また、ＡＣアダプタの出力電圧を直接供給するＩＥＥＥ１３９４装置なども誤動作する危険性が考えられる。
【００１２】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ＡＣアダプタ等の電源部のオン・オフの切り替えによって、電源部による電力変換ロスを大きく削減することにある。
また他の目的は、電源部のオン・オフの切り替えを効果的に使うことで、電力消費ロスを最小限に抑え、環境配慮型機器を実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、機器本体を使用していない(電源オフ時の)とき(またはサスペンド等の軽負荷時)に、バッテリから機器本体に対して電力を供給することで、ＡＣアダプタ等の電源部による電力ロスを低減するものである。即ち、本発明が適用される電源供給装置は、システムに対して外部から電力を供給する電源部と、この電源部から供給される電力に基づいて充電されると共に、充電された電力を放電することでシステムに対して電力を供給するバッテリと、電源部およびバッテリからシステムに対する電力の供給を制御する電力供給制御回路とを備え、この電力供給制御回路は、電源部がシステムに接続された状態にてシステムが電源オフまたは軽負荷時のときに、電源部からシステムに対する電力の供給を停止してバッテリからシステムに対して電力を供給することを特徴としている。
【００１４】
ここで、この電力供給制御回路は、システムが電源オフ時または軽負荷時のときに、電源部におけるスイッチング動作を停止させて消費電力を低減させること、また、バッテリにおける残容量が放電によって所定量を下回った状態にて、電源部からバッテリに対して電力を供給して充電を行うことを特徴とすることができる。これらの構成によれば、ＡＣアダプタ等の電源部における変換ロスを削減することが可能となり、トータルの電力ロスを低減することが可能となる。ここで、この所定の量とは、残容量が例えば９０％、９５％等の予め定められた量であり、この定めた量は、電源供給装置によって任意に選定することができる。尚、予め定められた量を含む「以下」であるか、予め定められた量を含まない「未満」であるか、によって差が生じることはない。他も同様である。
【００１５】
他の観点から把えると、本発明が適用される電源供給装置は、ＡＣ電源に接続されると共に電気機器に接続して電力を供給するＡＣアダプタと、このＡＣアダプタから供給される電力に基づいて充電されると共に充電された電力を放電することで電気機器に対して電力を供給するバッテリと、ＡＣアダプタが電気機器に接続され、且つ電気機器が電源オフまたは軽負荷の状況において、バッテリから電気機器に対する電力の供給を賄うように制御するコントローラとを備えたことを特徴としている。
【００１６】
ここで、このコントローラは、電気機器が電源オフまたは軽負荷の状況にて、ＡＣアダプタの動作を停止するように制御すること、また、バッテリにおける残容量を認識し、認識された残容量が所定量を下回った場合にはＡＣアダプタの動作を開始してバッテリに対する充電を行うように制御すること、更に、バッテリにおける充電の終了によりＡＣアダプタの動作を停止するように制御することを特徴とすることができる。
【００１７】
一方、本発明は、外部電源から電力を供給する電源部と充放電を繰り返して電力を供給するバッテリとに本体が接続される電気機器であって、このバッテリにおける電池容量を認識する電池容量認識手段と、認識された電池容量が所定量以上であるか否かを判断する判断手段と、本体が電源オフまたは軽負荷の状態にて、判断手段によって電池容量が所定量以上であると判断される場合には、バッテリから本体に対して電力を供給するバッテリ電力供給手段と、電源部の動作を停止する電源動作停止手段とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
ここで、この判断手段は、バッテリ電力供給手段により電力が供給された後の電池容量が所定量以上であるか否かを判断し、バッテリの電池容量が所定量よりも少ないと判断される場合に、電源部を動作させてバッテリへの充電を行う充電手段とを更に備えたことを特徴としている。尚、判断手段によって判断されるための「所定量以上」は、予め定めた量を「超えた状態」とした場合も含まれる。他も同様である。
【００１９】
また、本発明は、ＡＣアダプタが接続可能であり、且つパワーオフ時でも所定の電力を消費するコンピュータ装置であって、充放電が繰り返される２次電池に接続して電力の供給を可能とする電源路と、パワーオフ時において、接続されたＡＣアダプタの動作を停止させると共に、この電源路を介してバッテリから所定の電力に必要な電力供給を賄うように制御し、また、所定の電力に必要な電力供給を賄うことにより減少した２次電池の残容量を把握し、把握された残容量が所定量を下回った場合には、ＡＣアダプタを動作させて２次電池に対する充電を行うように制御するコントローラとを備えたことを特徴とすることができる。
【００２０】
一方、本発明は、外部から電力を供給する電源部と充放電を繰り返して電力を供給するバッテリとに接続された電気機器における電源オフ時または軽負荷時の電源供給方法であって、バッテリの電池容量を認識し、バッテリにおける認識された電池容量が所定量以上である場合に電源部の動作を停止させ、電気機器における電源オフ時または軽負荷時の電力供給をバッテリの放電によって賄うこと、更に、バッテリの放電によって変化するバッテリの電池容量を認識し、認識された電池容量が所定量より小さくなった場合に電源部を動作させ、電源部からバッテリに対する充電を行うことを特徴とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
まず、本実施の形態が適用された装置等の詳細な説明に入る前に、本実施の形態が適用された電源供給方法の概要について説明する。
図１(ａ), (ｂ)は、本実施の形態による電源制御方法による電力ロスを示した図であり、図１(ａ)はその第１の態様を、図１(ｂ)はその第２の態様を示している。図１(ａ), (ｂ)では、共に、ＡＣアダプタが接続される一方で、装置本体はパワーオフ(電源オフ)になっている状態を想定しており、それぞれ、横軸は時間を示し、縦軸は電力消費を示している。本実施の形態では、ユーザの使用していないパワーオフの状況では、電池で一部回路の動作を補い、ＡＣアダプタは電池を充電するときだけ動作させるように構成している。
【００２２】
まず、定期的に電池(２次電池)を定めた容量(図１(ａ)では総容量の１０％)だけ充電する。充電後、ＡＣアダプタの動作を電気的にオフし、機器回路の電力消費を電池で賄う。その後、電池の容量が定めた量(図１(ａ)では総容量の１０％)だけ減ったら、即ち、残容量が９０％となったら、ＡＣアダプタをオンにし、電池を再び定めた容量(図１(ａ)では総容量の１０％)だけ充電する。その後、再度、ＡＣアダプタの動作を電気的にオフし、本体回路の電力を電池で賄う。以上の制御を繰り返すことで、従来のＡＣアダプタによる電力変換ロスは、電池の充電中しか発生しなくなり、ＡＣアダプタによる平均電力ロスをほぼ０にすることが可能となる。
【００２３】
図１(ｂ)では、充電する際の定めた電池の容量を総容量の５％とし、総容量の５％を充電した後に、ＡＣアダプタの動作を電気的にオフし、機器回路の電力消費を電池で賄っている。その後、総容量の５％だけ電池の容量が減った場合に、即ち、残容量が９５％になったら、ＡＣアダプタをオンにし、定めた量である総容量の５％だけ充電し、再度、ＡＣアダプタの動作を電気的にオフし、本体回路の電力を電池で賄う。以上の制御を繰り返し行うことで、平均電力ロスをほぼ０にすることができる。
【００２４】
尚、この図１(ａ), (ｂ)では、電源オフの状態を例に示したが、一定時間入力がない場合に、プログラムの実行状態を保ったまま一時停止して電源を切るサスペンド、他の省電力モード等の軽負荷時にも適用することができる。このような場合には、例えば、ＣＰＵやメモリなど、データを保持するために最低限必要なハードウェアに対して電源が供給されることとなり、図１(ａ), (ｂ)に示される電力消費の値が異なってくる。
【００２５】
次に、本実施の形態が適用された装置等を詳細に説明する。
図２は、本実施の形態が適用された電源供給装置の全体構成を説明した図である。同図では、ＡＣ電源に接続されてＡＣ/ＤＣ変換を行い電源を供給するための電源部であるＡＣアダプタ１０、充放電を繰り返して電源を供給するための２次電池であるバッテリ２０、ノートＰＣ等の電気機器に内蔵されて本体回路に電源を供給するためのシステム３０とに大きく分けられている。このＡＣアダプタ１０からは電圧Ｖacdcの供給路である電源路３６を介して本体回路に電源が供給され、バッテリ２０からは電圧Ｖbattの供給路である電源路３７を介して本体回路に電源が供給される。
【００２６】
このＡＣアダプタ１０は、ＡＣ電源からの入力電圧を受ける高電圧側の一次側回路１１、一次側回路１１から絶縁されてシステム３０に電圧Ｖacdcを出力する二次側回路１２、システム３０のコントローラ３１からの指示によって一次側回路１１に伝達するためのフォトカプラ１３とを備えている。尚、ＡＣアダプタ１０の詳細な内容については後述する。バッテリ２０は、リチウムイオン電池等からなる電池２１と、この電池２１に関わる残容量等のデータを取得してシステム３０との通信を行うことができるＣＰＵ２２とを備え、インテリジェント電池として機能している。但し、ＣＰＵ２２の機能をシステム３０側に持たせ、バッテリ２０をダム電池として構成することも可能である。
【００２７】
システム３０は、本実施の形態における電源供給装置を制御するコントローラ３１の他、ＤＣ/ＤＣコンバータ３２、チャージャ３３を備えている。ＤＣ/ＤＣコンバータ３２は、例えばＡＣアダプタ１０から約１６Ｖ、バッテリ２０から約１０Ｖを入力電圧(Ｖin)とし、本体回路に対して約１.６Ｖの出力電圧(Ｖout)を供給している。また、チャージャ３３は、ＡＣアダプタ１０からバッテリ２０への充電を実行できるように機能している。コントローラ３１は、バッテリ２０のＣＰＵ２２からバッテリ２０の状態を把握する他、ＡＣアダプタ１０、バッテリ２０およびチャージャ３３を制御している。
【００２８】
即ち、バッテリ２０がインテリジェント電池である場合(ＣＰＵ２２を内蔵し、各種電池に関わるデータを取得してシステム３０との通信機能を備える場合)には、通信機能を用いて、システム３０のコントローラ３１に対して電池２１の容量データを送る。この容量データはコントロールライン(ＣＯＭＭ)を介してコントローラ３１に対して送出される。バッテリ２０がＣＰＵ２２を有していないダム電池の場合には、システム３０内部で電池電圧を抵抗(Ｒ１)３４と抵抗(Ｒ２)３５を用いて分圧し、コントローラ３１のＩＮ端子に入力してＡ/Ｄ変換することで、電池電圧を検知することが可能である。この電池電圧を読むことができれば、コントローラ３１はおおよその電池容量を推定することが可能である。
【００２９】
ここで、システム３０のコントローラ３１がＯＵＴ端子にローを出力すると、ＡＣアダプタ１０内部のフォトカプラ１３がオフとなる。フォトカプラ１３がオフのとき、一次側回路１１は通常動作(スイッチング)を行い、二次側回路１２に電圧Ｖacdcを出力する。出力された電圧Ｖacdcは、チャージャ３３を通じてバッテリ２０に供給され、バッテリ２０における電池２１の充電に用いられる。電気機器の本体回路が動作中であれば、この電圧Ｖacdcは、ＤＣ/ＤＣコンバータ３２を介して本体回路に供給される。ＡＣアダプタ１０をオフするときには、コントローラ３１は、ＯＵＴ端子にハイを出力する。このとき、ＡＣアダプタ１０内部のフォトカプラ１３がオンとなり、一次側回路１１はフォトカプラ１３がオンしたことを検知して、スイッチング動作の停止および不必要な回路の動作を停止する。このとき、ＡＣアダプタ１０の出力電圧は０Ｖとなる。この状態におけるＡＣアダプタ１０の電力ロスは、実質上０Ｗと見なすことができる。
【００３０】
図３は、ＡＣアダプタ１０の構成を更に詳述した図である。一次側回路１１側では、ブリッジダイオード(Ｄ５)５１、コンデンサ５２を備え、交流電源からの入力に対して全波整流を行っている。また、ＰＷＭコントローラ(ＰＷＭ ＩＣ)５３、フォトトランジスタ(ＴＲ１)５４、フォトトランジスタ(ＴＲ２)５５、トランジスタ(ＴＲ３)５６、トランジスタ(ＴＲ４)５７の他、複数の抵抗やダイオードを備えている。一方、トランス５０を介して設けられる二次側回路１２では、フォトカプラ(Ｄ１)６１、ツェナーダイオード６２、および、整流して平滑化を行うためのダイオード(Ｄ３)６３とコンデンサ６４とを備えている。
【００３１】
今、コントローラ３１からのＣＴＲＬ信号がハイになると、二次側回路１２に接続されたフォトカプラ１３がオンとなり、これを受けた一次側回路１１のフォトトランジスタ(ＴＲ２)５５がオンとなる。このフォトトランジスタ(ＴＲ２)５５がオンすると、トランジスタ(ＴＲ３)５６がオフになり、ＰＷＭコントローラ(ＰＷＭ ＩＣ)５３に電源Ｖccが供給されなくなる。その結果、トランジスタ(ＴＲ４)５７のスイッチング動作が停止され、ＡＣアダプタ１０は低電力状態(数十ｍＷ程度)となる。ＣＴＲＬ信号がローのときは、フォトトランジスタ(ＴＲ２)５５がオフで、トランジスタ(ＴＲ３)５６がオンする。トランジスタ(ＴＲ３)５６がオンのときには、電源がＰＷＭコントローラ(ＰＷＭ ＩＣ)５３に供給されるので、トランジスタ(ＴＲ４)５７は通常のスイッチング動作を行い、二次側回路１２の電圧Ｖacdcに規定電圧が出力される。
【００３２】
尚、上記の例ではスイッチング動作を停止させ、ＰＷＭコントローラ(ＰＷＭ ＩＣ)５３の電源をオフすることでＡＣアダプタ１０を低電力状態に制御した。更に別の方法として、ＡＣ電源とＡＣアダプタ１０の間(ＡＣ電源とブリッジダイオード(Ｄ５)５１の間)に、開閉手段を設けることも考えられる。この開閉手段としては、メカニカルなリレー回路や、半導体のトライアック等を採用することができる。ここで、ＣＴＲＬ信号がハイのときに開閉手段を開けば(オフにすれば)、ＡＣアダプタ１０の電力をほぼゼロにすることができる。また、動作させるときには、ＣＴＲＬ信号をローにして開閉手段を閉じる(オンする)ことで、ＡＣアダプタ１０を動作させて電圧Ｖacdcを出力することが可能である。
【００３３】
次に、本実施の形態における電源制御方法について説明する。
図４は、本実施の形態が適用された電源制御方法における処理の流れを示したフローチャートである。電源オフ時にあっても機器の本体回路は動作をしていることから、本体回路に対して電源を供給しなければならない。そこで、まず、コントローラ３１のＯＵＴ端子をローに設定し(ステップ１０１)、本体回路への電源供給を行っている。ここで、ＡＣアダプタ１０が接続されているかどうかの判断が行われる(ステップ１０２)。ＡＣアダプタ１０が接続されていない場合には、ステップ１０２の手前に戻り、電池から電力を供給する。ＡＣアダプタ１０が接続されていれば、次に電池であるバッテリ２０が接続されているかどうかの判断が行われる(ステップ１０３)。ここで、電池であるバッテリ２０が接続されていない場合には、ＯＵＴ端子にローを出力して(ステップ１０４)、ステップ１０２の手前に戻り、ＡＣアダプタ１０は従来と同じ動作を行う。
【００３４】
ステップ１０３にてバッテリ２０が接続されている場合には、バッテリ２０における電池容量(残容量)の判断が行われる(ステップ１０５)。即ち、前述したように、バッテリ２０がインテリジェント電池である場合には、コントローラ３１はバッテリ２０と通信することによって、容量データを取得することができる。バッテリ２０がダム電池である場合には、上述のように電池電圧を検知する方法によって簡易的に電池容量を取得したり、バッテリ２０を流れる電流値を図示しない内部回路にて検知し、この値を積算することで電池容量を得ることができる。ここで、電池容量が例えば９０％より少ない場合に、一回目のフローでは関係ないが、ＯＵＴ端子がハイであればローに設定して(ステップ１０６) (一回目のフローではローのままで)、バッテリ２０における電池２１の充電が行われる(ステップ１０７)。
【００３５】
その後、ステップ１０７により充電が行われた後に、充電が完了したかどうかの判断が行われる(ステップ１０８)。即ち、取得した電池容量が１００％であるか否かが判断される。ここで、充電が完了していない場合(電池容量が１００％でない場合)には、ステップ１０７に戻り、更に充電が行われ、電池の充電が完了するまでループする。電池の充電が完了した場合には(電池容量が１００％になったら)、ＯＵＴ端子がハイに設定される(ステップ１０９)。また、ステップ１０５にて電池容量が９０％以上である場合には、同様に、ＯＵＴ端子がハイに設定される(ステップ１０９)。このようにしてコントローラ３１のＯＵＴ端子をハイに設定することで、ＡＣアダプタ１０の動作が停止され、電池で本体回路が駆動されることとなる。この状態において、ＡＣアダプタ１０による電力ロスは発生しなくなる。
【００３６】
ステップ１０９の後に、ステップ１０２の手前まで戻り、これらの処理が繰り返される。一定時間(例えば、数十時間)、本体回路を駆動すると、次第に電池容量が減っていき、ステップ１０５にて電池容量が９０％よりも小さくなったことをコントローラ３１が検知すると、ＯＵＴ端子のハイをローに設定して(ステップ１０６)、バッテリ２０における電池２１の充電が行われる(ステップ１０７)。その後、上述と同様な流れで電源の制御がなされる。
【００３７】
次に、本実施の形態による効果を具体的な数値を用いて説明する。
まず、バッテリ２０に用いられる電池２１は、セルあたり１.８Ａｈの容量を持つリチウムイオン電池であり、２並列３直列の６セル構成とする。また、電池２１の平均電圧を３.７Ｖとする。かかる場合、この電池２１の容量は、
１.８(Ａｈ)×２(cells)×３.７(Ｖ)×３(cells) ≒ ４０(Ｗｈ)
である。従って、電池容量９０％から１００％間の容量は約４(Ｗｈ)になる。
【００３８】
ここで、電池２１を充電するときのＡＣアダプタ１０の変換効率を８３％とすると、残容量９０％の電池２１を１００％まで充電するために必要な電力は、
４(Ｗｈ) / ０.８３ ＝  ４.８２(Ｗｈ)
である。機器の電源がオフのときに内部回路で消費する電力が０.３５Ｗの場合、電池２１の容量が１００％から９０％に減るのに要する時間は、
４(Ｗｈ) / ０.３５(Ｗ) ＝ １１.４２(Hours)
となる。従って、電源がオフのときに消費する平均電力は、
４.８２(Ｗｈ) / １１.４２(Hours) ＝ ０.４２(Ｗ)
となる。
この平均電力のうち、電気機器本体の内部回路による電力消費が０.３５Ｗであるから、ＡＣアダプタ１０による電力消費ロスは平均で０.０７Ｗ、即ち、７０ｍＷになる。従来のＡＣアダプタによる電力消費ロスが１Ｗであったことと比較すると、本実施の形態におけるＡＣアダプタ１０では、９３％もの電力消費ロスを回避したこととなり、飛躍的に効率が上昇していることがわかる。
【００３９】
図５は従来のＡＣアダプタによる電力消費と本実施の形態におけるＡＣアダプタ１０による省電力効果をグラフで表した図である。ここでは、(ａ), (ｂ),(ｃ) の３つの機種について例を挙げており、それぞれ、縦軸は電力消費量を示している。
(ａ)は機器内部回路による電力消費(System Power Dissipation)が０.３５Ｗの場合、(ｂ)は機器内部回路による電力消費が０.２５Ｗの場合、(ｃ)は機器内部回路による電力消費が０.１Ｗの場合を示している。ＡＣ電源による電力消費ロスは、(ａ)では、１Ｗから０.０７Ｗ(７０ｍＷ)まで減少している。また(ｂ)では、０.８３Ｗから０.０５Ｗ(５０ｍＷ)まで減少している。更に、(ｃ)では、０.６７Ｗから０.０２Ｗ(２０ｍＷ)まで抑えることが可能となる。
【００４０】
このように、数値的に比較して明らかなように、本実施の形態によれば、ＡＣアダプタ１０のスイッチング動作を停止させて出力電圧をオフすることによって、電力消費のロスを大幅に抑えることができる。
また、ＡＣアダプタ１０を接続している場合、電源オフ時の消費電力と、サスペンド時の消費電力はほぼ同じ値を示している。したがって、本実施の形態が適用された電源装置により、省エネルギー法である「エネルギー消費効率」の値も、大幅に改善することが可能となる。
【００４１】
尚、本実施の形態が適用された電気機器を使用するユーザが、ＡＣアダプタ１０が接続されているにも関わらず、電池２１の容量が減っていってしまうことに違和感を覚えてしまう可能性がある。このような場合、電池２１の実用量の１０％を本実施の形態の目的だけに使用することとして、残りの実容量９０％を総容量データ１００％としてユーザに表示するように構成することができる。このように構成すれば、ユーザにとって、表示された見かけ上の残容量は気にならなくなる。また、他の方法として、本実施の形態における充電時には、充電していることを示す表示を止めることが挙げられる。これらの表示方法によって、ユーザは、本実施の形態における、ＡＣアダプタ１０の接続時における電池２１からの放電や、電池２１の再充電の動作を認識しなくなる。
【００４２】
また、本実施の形態では、ＡＣアダプタ１０の接続時にも常時、電池２１から放電し、容量が例えば９０％になると再充電を行っている。そのことから、電池２１のサイクル・ライフに対する影響について考察する必要がある。図５に示した例の中で、 (ａ)に示す消費電力が０.３５Ｗの場合がワーストケースである。この場合、約１１.４時間で電池の残容量が１００％から９０％に減ってしまう。従って１年間で最大約７７０回の充放電を繰り返すことになる。現在、ノートＰＣで主流となっているリチウムイオン電池を例にとると、本実施の形態の充放電を１００％の充放電に換算すると約３０回分に相当する。リチウムイオン電池の充放電サイクル・ライフ(電池の総容量が初期容量の６０％になるまでに要する充放電サイクル数)は５００回以上であることから考えると、本実施の形態がサイクル・ライフに与える影響は小さく、本実施の形態を採用するに当たってサイクル・ライフへの問題は生じない。尚、本実施の形態ではノートＰＣ等の電気機器をもとに説明したが、例えば、充電池を内蔵する自動車等にも応用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＣアダプタ等の電源部を接続した電気機器等において、電源オフ時や軽負荷時における電力ロスを大幅に削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (ａ), (ｂ)は、本実施の形態による電源制御方法による電力ロスを示した図である。
【図２】  本実施の形態が適用された電源供給装置の全体構成を説明した図である。
【図３】  ＡＣアダプタ１０の構成を更に詳述した図である。
【図４】  本実施の形態が適用された電源制御方法における処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】  従来のＡＣアダプタによる電力消費と本実施の形態におけるＡＣアダプタ１０による省電力効果をグラフで表した図である。
【図６】  従来のＡＣアダプタを使用した際、電源オフ時である無負荷時における電力消費の状態を示した図である。
【符号の説明】
１０…ＡＣアダプタ、１１…一次側回路、１２…二次側回路、１３…フォトカプラ、２０…バッテリ、２１…電池、２２…ＣＰＵ、３０…システム、３１…コントローラ、３２…ＤＣ/ＤＣコンバータ、３３…チャージャ、３４…抵抗(Ｒ１)、３５…抵抗(Ｒ２)、３６,３７…電源路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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