(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスを搭載するノートブック型コンピュータであって、
前記ノートブック型コンピュータに搭載され第１の電池セルと該第１の電池セルを保護する温度フューズと前記第１の電池セルの温度を測定する温度センサとを備える第１の電池ユニットと、
前記ノートブック型コンピュータに搭載され第２の電池セルを備える第２の電池ユニットと、
前記第１の電池ユニットが前記電子デバイスに電力を供給しているときに、前記温度センサが検出した温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より低い予め定められた所定の温度値以上で、かつ、前記第１の電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき電力供給源を前記第１の電池ユニットから前記第２の電池ユニットに切り換えるコントローラと
を有するノートブック型コンピュータ。
【請求項２】
前記所定の温度値は、前記第１の電池ユニットの前記フューズの溶断に対する保護回路が動作する前の温度値として予め設定された温度値であることを特徴とする請求項１記載のノートブック型コンピュータ。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第２の電池セルをすべて放電したあとに、前記温度センサが検出した温度値が前記所定の温度値以下のとき電力供給源を前記第１の電池ユニットに切り換えて前記第１の電池ユニットの残容量を放電させる請求項１記載のノートブック型コンピュータ。
【請求項４】
電子デバイスを搭載するノートブック型コンピュータであって、
前記ノートブック型コンピュータに搭載され電池セルと該電池セルを保護する温度フューズと前記電池セルの温度を測定する温度センサとを備える電池ユニットと、
ＡＣアダプタに接続された電力源と、
前記電池ユニットが前記電子デバイスに電力を供給しているときに、前記温度センサが検出した温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より低い予め定められた所定の温度値以上で、かつ、前記電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき電力供給源を前記電池ユニットから前記ＡＣアダプタに接続された電力源に切り換えるコントローラと
を有するノートブック型コンピュータ。
【請求項５】
電子デバイスと、第１の電池セルと該第１の電池セルを保護する温度フューズを備える第１の電池ユニットと、第２の電池セルを備える第２の電池ユニットと、コントローラとを搭載するノートブック型コンピュータにおいて、前記電子デバイスに対する電力供給源を切り換える方法であって、
前記第１の電池ユニットから前記電子デバイスに電力を供給するステップと、
前記第１の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第１の電池セルの温度値を受け取るステップと、
前記第１の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第１の電池セルの残容量を受け取るステップと
前記第１の電池セルの温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より予め定められた低い所定の温度値以上で、かつ、前記第１の電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき前記コントローラが電力供給源を前記第１の電池ユニットから前記第２の電池ユニットに切り換えるステップと
を有する切換方法。
【請求項６】
前記第２の電池セルをすべて放電したあとに、前記第１の電池セルの温度値が前記所定の温度値以下のとき電力供給源を前記第１の電池ユニットに切り換えて前記第１の電池ユニットの残容量を放電させるステップを有する請求項５記載の切換方法。
【請求項７】
電子デバイスと、第１の電池セルと該第１の電池セルを保護する温度フューズを備える第１の電池ユニットと、第２の電池セルを備える第２の電池ユニットと、コントローラとを搭載するノートブック型コンピュータに、
前記第１の電池ユニットから前記電子デバイスに電力を供給する機能と、
前記第１の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第１の電池セルの温度値を受け取る機能と、
前記第１の電池ユニットが放電している間に前記コントローラが前記第１の電池セルの残容量を受け取る機能と
前記第１の電池セルの温度値が前記温度フューズが溶断する温度値より低い予め定められた所定の温度値以上で、かつ、前記第１の電池セルの残容量が予め定められた所定値以下になったとき前記コントローラが電力供給源を前記第１の電池ユニットから前記第２の電池ユニットに切り換える機能と
を実現させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートＰＣ(ノートブック型パーソナルコンピュータ)等の電気機器等に係り、より詳しくは、充放電可能な電池を接続可能な電気機器等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ノートＰＣに代表される電気機器では、充放電を繰り返しながら何度も使用できるタイプの電池として、２次電池(secondary battery)が広く用いられている。この２次電池としては、例えば、ニッケルカドミウム電池(ニッカド電池)やリチウムイオン電池(lithium ion battery)等が広く用いられ、また、安全性や薄型化に適したリチウムポリマー電池(lithium polymer battery)も今後の普及が見込まれている。
【０００３】
ここで、ノートＰＣ等の電気機器では、標準として備えられるメイン電池を２次電池として用いているが、このメイン電池以外の２次電池としてメイン電池に加えて、拡張電池であるセカンド電池をオプションとして用いる場合がある。メイン電池に加えてセカンド電池を用いている電気機器では、従来、セカンド電池から最初に放電を開始し、セカンド電池の残容量が０％(ほぼ０％)になってからメイン電池の放電に切り換え、メイン電池の残容量が０％(ほぼ０％)になるまで放電を行うように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、例えばセカンド電池では、一般に角型のリチウムイオンセルが採用されている。このリチウムイオンセルを用いたセカンド電池は、内部抵抗が大きく、さらに内部にフューズを内蔵しているため、放電電流が大きいと電池セルの自己発熱が大きくなる。一方、近年、例えばノートＰＣにおける最大消費電力が増加し、ＣＰＵなど、システムのハードウェアをフル動作させるようなプログラムを実行すると、放電によって電池セルが過温度上昇する場合がある。かかる場合、電池セルの過温度上昇から機器を守るために保護機能が働き、結果として機器をシャットダウンさせる場合がある。
【０００５】
図６は、従来技術における放電時の温度データを示した図である。ここでは、横軸は時間、縦軸は温度を示し、セカンド電池保護用ＦＥＴの温度データ、セカンド電池の電池セルの温度データ、メイン電池保護用ＦＥＴの温度データ、メイン電池の電池セルの温度データ、および環境温度が示されている。
【０００６】
今、ＣＰＵは通常のモードで動作し、電池セルからは５５００ｍＡの電流が流れているものとする。ＣＰＵの最大消費電力が大きく、時間とともにセカンド電池保護用ＦＥＴおよびセカンド電池の電池セルの温度が上昇している。図の第１の時点では、あまりにも放電電流が大きいことから、ＣＰＵが低速モードに切り換わり、パフォーマンスが低下した状態を示している。その結果、セカンド電池保護用ＦＥＴの温度は一時的には下がるが、その後、上昇を続ける。一方、セカンド電池の電池セルでは、第１の時点以降、温度上昇の傾きが若干緩くなるものの、そのまま上昇を続ける。そして、６０℃を超えた第２の時点(例えば６３℃の時点)にて電池内部の保護回路が働き、セカンド電池からシステムへの電力供給が遮断される可能性もある。セカンド電池からシステムへの不意の電力供給遮断は好ましいものではない。
【０００７】
本発明は、かかる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、システムに対する電池からの電力供給の遮断を未然に防ぐことにある。
また他の目的は、複数に分けられている電池のユニットにて、これらのシャットダウンを防ぎ、これらを十分に使い切ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、第１の電池ユニット(第１の電池)としてのセカンド電池の放電によりセルが高温になった場合に、セカンド電池の放電を停止し、第２の電池ユニット(第２の電池)としてのメイン電池の放電に切り換えることを特徴としている。即ち、本発明が適用される電気機器は、充電した後に放電して本体に対して電力を供給する第１の電池と、この第１の電池とは異なるユニットからなり本体に対して電力を供給する第２の電池と、この第１の電池の温度が所定温度を超えて本体への電力供給がなされている場合に、第１の電池から本体への電力供給を止めて第２の電池から本体への電力供給に切り換えるコントローラとを含んでいる。
【０００９】
本発明が適用される電気機器のコントローラは、例えばＦＥＴ等の保護回路が動作する前の温度として所定温度を予め設定する。そして、放電中の第１の電池におけるセル温度を監視する。得られたセル温度がこの所定温度を超えた場合には、保護回路が働いてシステム(本体)がシャットダウンする前に、接続されている第２の電池に切り換えている。また、このコントローラは、第１の電池の残容量が所定量を下回った場合に、第２の電池からの電力供給をやめて、第２の電池から本体への電力供給に切り換えることもできる。
【００１０】
また、本発明が適用される電気機器は、接続される本体に対して電力を供給する電池の温度を把握する温度把握手段と、電池の残容量を把握する残容量把握手段と、この温度把握手段により把握される電池の温度が所定温度を超える場合、残容量把握手段により把握される残容量が所定量を下回る場合に、本体に接続されこの電池とは異なる他の電源からの電力供給に切り換える切り換え手段と、放電可能な電源がない場合にユーザに対して警告メッセージを表示する表示手段とを含んでいる。
【００１１】
ここで、この切り換え手段は、他の電源としての他の電池から本体に電力を供給して他の電池が空になった場合に、電池からの電力供給に切り換えることを特徴とすることができる。この「空になった場合」とは、物理的に完全に空になった場合だけを指すのではなく、実際には少々の残容量はあるが本体に電力を供給する機能として、実質上「空」である場合、ほぼ空である場合を含む意味である。
【００１２】
また、本発明は、他の電源として、例えば、商用電源に接続された電力供給源(ＡＣアダプタ等)を考慮することもできる。例えば、ＡＣアダプタ等の電力供給源を接続している状態であっても、何らかの理由により電池から本体に電力を供給している場合には、電池の温度上昇に基づいて、電池からの放電を停止し、ＡＣアダプタ等の電力供給源からの放電に切り換えることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、充放電を行うメイン電池と充放電を行うセカンド電池とを接続可能に構成され、メイン電池およびセカンド電池から電力の供給を受けるコンピュータ装置であって、放電している際のセカンド電池の温度を把握する温度把握手段と、セカンド電池における残容量を把握する残容量把握手段と、温度把握手段により把握される温度が所定温度を超える場合、残容量把握手段により把握される残容量が所定の容量を下回る場合には、セカンド電池からメイン電池に切り換えてこのメイン電池から電力の供給を受ける電池切り換え手段とを含むことを特徴としている。尚、所定温度としては、温度条件だけを見る場合には例えば所定温度６０℃、残容量も把握する場合には、例えば所定温度５５℃、例えば所定の容量２０％とすることができる。
【００１４】
ここで、この電池切り換え手段によりメイン電池から電力の供給を受けた後にメイン電池の残容量がほぼ空の状態か否かを判断する判断手段を更に備え、電池切り換え手段は、判断手段によりメイン電池の残容量がほぼ空の状態であると判断される場合には、セカンド電池に切り換えてこのセカンド電池から電力の供給を受けることを特徴とすることができる。
【００１５】
他の観点から把えると、本発明が適用されるコンピュータ装置は、第１の電池ユニットを接続可能な第１の接続手段と、この第１の電池ユニットとはユニットを異ならせる第２の電池ユニットを接続可能な第２の接続手段と、第１の接続手段により第１の電池ユニットからの放電を受けている際、第１の電池ユニットが備える保護機能が働いてシステムへの電力供給が途絶える前に、第２の接続手段により第２の電池ユニットからの放電に移行する放電移行手段と、第１の電池ユニットおよび第２の電池ユニットが放電できる電池ではない場合に所定の休止処理を実行する実行手段とを含んでいる。
【００１６】
ここで、この放電移行手段は、第１の電池ユニットにおける電池セルの温度および残容量を検出し、所定の条件を満たした場合に第２の電池ユニットからの放電に移行している。この所定の条件は、電池セルの検出温度が５５℃以上、残容量が２０％以下であることとし、例えば保護回路が働く条件として電池セルの温度が６３℃、残容量１３％の場合等に有効である。
【００１７】
また、本発明が適用されるコントローラは、システム本体に接続されこのシステム本体に対して放電している第１の電池ユニットにおける電池セルの温度および残容量を把握する把握手段と、この把握手段により把握された温度が予め定められた値を超え、および残容量が予め定められた値を下回った場合に、システム本体に接続される第２の電池ユニットからの放電に切り換える切り換え手段とを含む。
【００１８】
更に、本発明は、接続される複数の電池ユニットを切り換えて本体に対して電力を供給する電池切換方法であって、放電中の電池ユニットのセル温度を検出し、検出されたセル温度と電池保護機能の動作温度に基づいて予め定められている所定温度とを比較し、この比較結果に基づいて他の電池ユニットからの放電に切り換えることを特徴としている。また、放電中の電池ユニットの残容量を検出し、電池保護機能に基づいて予め定められた所定容量に対して検出された残容量が下回る場合に、他の電池ユニットからの放電に切り換えることを特徴とすることができる。更には、複数の電池ユニットの全てが所定温度を上回り所定容量を下回る場合に、所定の休止処理を実行することを特徴とすることができる。
【００１９】
また更に、本発明は、接続される商用電源からの電力供給源および接続される電池ユニットを切り換えて本体に対して電力を供給する電池切換方法であって、電力供給源が接続された状態であっても接続された電池ユニットの放電により本体に電力を供給し、放電中の電池ユニットのセル温度が予め定められた温度を超える場合には、電池ユニットからの放電を停止して電力供給源からの放電に切り換えることを特徴とすることができる。
【００２０】
一方、本発明は、コンピュータに実行させるプログラムとして把握することができる。即ち、本発明は、複数の電池ユニットを接続可能なコンピュータに、放電中の電池ユニットのセル温度を検出する機能と、電池保護の作動する条件から定まる基準温度を予め定めてメモリに格納する機能と、検出されたセル温度と格納された基準温度とを比較する機能と、セル温度が基準温度を上回った場合に、接続される他の電池ユニットからの放電に切り換える機能とをこのコンピュータに実現させることを特徴としている。また更に、放電中の電池ユニットにおける残容量を検出する機能と、電池保護の作動する条件から定まる基準容量を予め定めてメモリに格納する機能と、検出された残容量と格納された基準容量とを比較する機能と、この残容量が基準容量を下回った場合に、接続される他の電池ユニットからの放電に切り換える機能とを実現させることを特徴としている。
【００２１】
尚、これらのプログラムの提供方法としては、コンピュータに実行させるプログラムをコンピュータが読取可能に記憶した記憶媒体にて提供する形態が考えられる。この記憶媒体としては、例えばフロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ媒体等が該当し、フロッピーディスクドライブやＣＤ−ＲＯＭ読取装置等によってプログラムが読み取られ、フラッシュＲＯＭ等にこのプログラムが格納され、コンピュータにて実行される形態が考えられる。また、これらのプログラムは、例えば、プログラム伝送装置によってネットワークを介して例えばノートブックコンピュータに提供される形態がある。このプログラム伝送装置としては、例えば、ホスト側のサーバに設けられ、プログラムを格納するメモリと、ネットワークを介してプログラムを提供するプログラム伝送手段とを備えている。更に、コンピュータを顧客に対して提供する際に、装置の中にインストールされた状態にて提供される場合がある。
【００２２】
【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。
図１は、本実施の形態が適用される電気機器であるコンピュータシステム１０のハードウェア構成を示した図である。このコンピュータシステム１０(以下、単に「システム」と呼ぶ場合がある)を備えるコンピュータ装置は、例えば、ＯＡＤＧ(Open Architecture Developer's Group)仕様に準拠して、所定のＯＳを搭載したノートブック型パーソナルコンピュータ(ノートＰＣ)として構成されている。
【００２３】
図１に示すコンピュータシステム１０において、ＣＰＵ１１は、コンピュータシステム１０全体の頭脳として機能し、ＯＳの制御下でユーティリティプログラムの他、各種プログラムを実行している。ＣＰＵ１１は、システムバスであるＦＳＢ(Front Side Bus)１２、高速のＩ/Ｏ装置用バスとしてのＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)バス２０、Ｉ/Ｏ装置用バスとしてのＬＰＣ(Low Pin Count)バス４０という３段階のバスを介して、各構成要素と相互接続されている。このＣＰＵ１１は、キャッシュメモリにプログラム・コードやデータを蓄えることで、処理の高速化を図っている。近年では、ＣＰＵ１１の内部に１次キャッシュとして１２８Ｋバイト程度のＳＲＡＭを集積させているが、容量の不足を補うために、専用バスであるＢＳＢ(Back Side Bus)１３を介して、５１２Ｋ〜２Ｍバイト程度の２次キャッシュ１４を置いている。尚、ＢＳＢ１３を省略し、ＦＳＢ１２に２次キャッシュ１４を接続して端子数の多いパッケージを避けることで、コストを低く抑えることも可能である。
【００２４】
また、ここで用いられるＣＰＵ１１は、モードコントロールを可能としており、例えば通常モードと低速モード(ローパワーモード(Low Power Mode))で動作させることができる。ＣＰＵ１１の動作スピードを遅くする方法としては、例えば、米インテル社のSpeedStep技術(プロセッサの動作周波数と動作電圧を低くする)や、スロットリング技術(プロセッサを定期的にオン/オフ動作させることにより、擬似的に動作周波数を落とす方法)がある。ＣＰＵ１１を低速モードで動作させることで、例えば、ＣＰＵ１１のクロックが通常８５０ＭＨｚに対して７５０ＭＨｚに、ＣＰＵ１１の電圧を通常１.６Ｖに対して例えば１.３５Ｖ程度に下げることができる。
【００２５】
ＦＳＢ１２とＰＣＩバス２０は、メモリ/ＰＣＩチップと呼ばれるＣＰＵブリッジ(ホスト−ＰＣＩブリッジ)１５によって連絡されている。このＣＰＵブリッジ１５は、メインメモリ１６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、ＦＳＢ１２とＰＣＩバス２０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等を含んだ構成となっている。メインメモリ１６は、ＣＰＵ１１の実行プログラムの読み込み領域として、あるいは実行プログラムの処理データを書き込む作業領域として利用される書き込み可能メモリであり、例えば、複数個のＤＲＡＭチップで構成され、例えば６４ＭＢを標準装備し、３２０ＭＢまで増設することが可能である。この実行プログラムには、ＯＳや周辺機器類をハードウェア操作するための各種ドライバ、特定業務に向けられたアプリケーションプログラム、後述するフラッシュＲＯＭ４４に格納されたＢＩＯＳ(Basic Input/Output System：基本入出力システム)等のファームウェアが含まれる。
【００２６】
ビデオサブシステム１７は、ビデオに関連する機能を実現するためのサブシステムであり、ビデオコントローラを含んでいる。このビデオコントローラは、ＣＰＵ１１からの描画命令を処理し、処理した描画情報をビデオメモリに書き込むと共に、ビデオメモリからこの描画情報を読み出して、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)１８に描画データとして出力している。
【００２７】
ＰＣＩバス２０は、比較的高速なデータ転送が可能なバスであり、データバス幅を３２ビットまたは６４ビット、最大動作周波数を３３ＭＨｚ、６６ＭＨｚ、最大データ転送速度を１３２ＭＢ/秒、５２８ＭＢ/秒とする仕様によって規格化されている。このＰＣＩバス２０には、Ｉ/Ｏブリッジ２１、カードバスコントローラ２２、オーディオサブシステム２５、ドッキングステーションインターフェース(Dock Ｉ/Ｆ)２６、ミニＰＣＩ(miniＰＣＩ)コネクタ２７が夫々接続されている。
【００２８】
カードバスコントローラ２２は、ＰＣＩバス２０のバスシグナルをカードバススロット２３のインターフェースコネクタ(カードバス)に直結させるための専用コントローラであり、このカードバススロット２３には、ＰＣカード２４を装填することが可能である。ドッキングステーションインターフェース２６は、コンピュータシステム１０の機能拡張装置であるドッキングステーション(図示せず)を接続するためのハードウェアである。ドッキングステーションにノートＰＣがセットされると、ドッキングステーションの内部バスに接続された各種のハードウェア要素が、ドッキングステーションインターフェース２６を介してＰＣＩバス２０に接続される。また、miniＰＣＩコネクタ２７には、ミニＰＣＩ(miniＰＣＩ)カード２８が接続される。
【００２９】
Ｉ/Ｏブリッジ２１は、ＰＣＩバス２０とＬＰＣバス４０とのブリッジ機能を備えている。また、ＤＭＡコントローラ機能、プログラマブル割り込みコントローラ(ＰＩＣ)機能、プログラマブル・インターバル・タイマ(ＰＩＴ)機能、ＩＤＥ(Integrated Device Electronics)インターフェース機能、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)機能、ＳＭＢ(System Management Bus)インターフェース機能を備えると共に、リアルタイムクロック(ＲＴＣ)を内蔵している。
【００３０】
ＤＭＡコントローラ機能は、ＦＤＤ等の周辺機器とメインメモリ１６との間のデータ転送をＣＰＵ１１の介在なしに実行するための機能である。ＰＩＣ機能は、周辺機器からの割り込み要求(ＩＲＱ)に応答して、所定のプログラム(割り込みハンドラ)を実行させる機能である。ＰＩＴ機能は、タイマ信号を所定周期で発生させる機能である。また、ＩＤＥインターフェース機能によって実現されるインターフェースは、ＩＤＥハードディスクドライブ(ＨＤＤ)３１が接続される他、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３２がＡＴＡＰＩ(AT Attachment Packet Interface)接続される。このＣＤ−ＲＯＭドライブ３２の代わりに、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)ドライブのような、他のタイプのＩＤＥ装置が接続されても構わない。ＨＤＤ３１やＣＤ−ＲＯＭドライブ３２等の外部記憶装置は、例えば、ノートＰＣ本体内の「メディアベイ」または「デバイスベイ」と呼ばれる収納場所に格納される。これらの標準装備された外部記憶装置は、ＦＤＤや電池パックのような他の機器類と交換可能かつ排他的に取り付けられる場合もある。
【００３１】
また、Ｉ/Ｏブリッジ２１にはＵＳＢポートが設けられており、このＵＳＢポートは、例えばノートＰＣ本体の壁面等に設けられたＵＳＢコネクタ３０と接続されている。更に、Ｉ/Ｏブリッジ２１には、ＳＭバスを介してＥＥＰＲＯＭ３３が接続されている。このＥＥＰＲＯＭ３３は、ユーザによって登録されたパスワードやスーパーバイザーパスワード、製品シリアル番号等の情報を保持するためのメモリであり、不揮発性で記憶内容を電気的に書き換え可能とされている。また、Ｉ/Ｏブリッジ２１からモデム機能をサポートするＡＣ９７(Audio CODEC '97)、コアチップに内蔵されたイーサネットに対するインターフェースであるＬＣＩ(LAN Connect Interface)、ＵＳＢ等を介して、コネクタ４７が複数、接続されている。この複数のコネクタ４７の各々には、コミュニケーションカード４８が接続可能に構成されている。
【００３２】
更にまた、Ｉ/Ｏブリッジ２１は電源回路５０に接続されている。この電源回路５０は、例えばＡＣ１００Ｖの商用電源に接続されてＡＣ/ＤＣ変換を行うＡＣアダプタ５１、充放電を繰り返して使用されるニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等からなる２次電池５２、ＡＣアダプタ５１からのＡＣ電源と２次電池５２からの電池電源とを切り換えるバッテリ切換回路５４、コンピュータシステム１０で使用される＋１５Ｖ、＋５Ｖ、＋３.３Ｖ等の直流定電圧を生成するＤＣ/ＤＣコンバータ(ＤＣ/ＤＣ)５５等の回路を備えている。この２次電池５２は、内部にＣＰＵを備え、例えばＳＢＳ(Smart Battery System)に準拠してエンベデッドコントローラ４１(後述)と通信を行うインテリジェント電池である。
【００３３】
一方、Ｉ/Ｏブリッジ２１を構成するコアチップの内部には、コンピュータシステム１０の電源状態を管理するための内部レジスタと、この内部レジスタの操作を含むコンピュータシステム１０の電源状態の管理を行うロジック(ステートマシン)が設けられている。このロジックは、電源回路５０との間で各種の信号を送受し、この信号の送受により、電源回路５０からコンピュータシステム１０への実際の給電状態を認識する。電源回路５０は、このロジックからの指示に応じて、コンピュータシステム１０への電力供給を制御している。
【００３４】
ＬＰＣバス４０は、ＩＳＡバスを持たないシステムにレガシーデバイスを接続するためのインターフェース規格であり、３３ＭＨｚの動作クロックで、コマンド、アドレス、データを同じ４本の信号線(ＬＡＤ信号)を使ってやりとりしている(例えばデータなら８bitを４bit×２クロックで転送)。このＬＰＣバス４０には、エンベデッドコントローラ４１、ゲートアレイロジック４２、フラッシュＲＯＭ４４、SuperＩ/Ｏコントローラ４５が接続されている。更に、キーボード/マウスコントローラのような比較的低速で動作する周辺機器類を接続するためにも用いられる。このSuperＩ/Ｏコントローラ４５にはＩ/Ｏポート４６が接続されており、ＦＤＤの駆動やパラレルポートを介したパラレルデータの入出力(ＰＩＯ)、シリアルポートを介したシリアルデータの入出力(ＳＩＯ)を制御している。
【００３５】
エンベデッドコントローラ４１は、図示しないキーボードのコントロールを行うと共に、電源回路５０に接続されて、内蔵されたパワー・マネージメント・コントローラ(ＰＭＣ：Power Management Controller)によってゲートアレイロジック４２と共に電源管理機能の一部を担っている。
【００３６】
図２は、本実施の形態が適用される電源供給回路を示した図である。この図２に示す回路では、２次電池５２側とシステム側とが示されている。この２次電池５２側には、第１の電池ユニットであるメイン電池６０、第２の電池ユニットであるセカンド電池６１が設けられている。ノートＰＣの場合には、例えば、メイン電池６０である電池パックを標準装備とし、セカンド電池６１をオプションとしての拡張電池として構成される場合がある。ノートＰＣでは、メイン電池６０とセカンド電池６１とが接続されている場合に、一般には、セカンド電池６１の使用(セカンド電池６１からの放電)を優先させ、セカンド電池６１の残容量がほぼ０(空)になった時点でメイン電池６０に切り換えるように構成されている。これは、メイン電池６０の使用後、セカンド電池６１を取り外して他の機器(例えばＣＤ−ＲＯＭ等)を接続した場合等にて、メイン電池６０から先に放電すると電池の容量不足が生じる等の不具合に対処するためである。
【００３７】
図２に示すように、インテリジェント電池としてのセカンド電池６１は、例えばリチウムイオンセルからなる電池セル６２、電池セル６２から充放電される電流値を測定する電流測定回路６３、電池セル６２の電圧を検出する電圧測定回路６４、セカンド電池６１を制御するマイクロコンピュータであるＣＰＵ６６、異常放電に対してセカンド電池６１を保護する放電停止トランジスタである第１ＦＥＴ(Field Effect Transistor)７１、異常充電に際してセカンド電池６１を保護する充電停止トランジスタである第２ＦＥＴ７２を備えている。電池セル６２の内部にはフューズが設けられ、異常電流が流れた場合のシステム保護を図っている。これらに用いられるフューズとしては、過電流が流れると溶断して電力を停止するタイプの保護素子が用いられ、一度動作(溶断)してしまうと復帰できない。ＣＰＵ６６は、電流測定回路６３および電圧測定回路６４からの検出結果を受けて、電池セル６２の電池容量等を把握している。また、ＣＰＵ６６は、電池セル６２の近傍に設けられた温度センサ(図示せず)によって電池セル６２の温度を把握している。把握されたこれらの情報は、例えばＳＢＳに準拠したデータによりエンベデッドコントローラ４１に提供される。図２に示すセカンド電池６１と同様な構成は、メイン電池６０にも設けられている。但し、ＦＥＴの代わりに、素子温度がある温度より上昇すると急激に抵抗値が変化するＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)を保護素子として用いる場合がある。
【００３８】
図２に示すシステム側は、エンベデッドコントローラ４１によって制御され、セカンド電池６１に対する充放電を切り換える第３ＦＥＴ７３、第４ＦＥＴ７４を備えている。また、同様に、エンベデッドコントローラ４１によって制御され、メイン電池６０に対する充放電を切り換える第５ＦＥＴ７５、第６ＦＥＴ７６を備えている。セカンド電池６１で放電を行うとき、エンベデッドコントローラ４１は、第３ＦＥＴ７３、第４ＦＥＴ７４、第５ＦＥＴ７５、第６ＦＥＴ７６をそれぞれオン、オン、オフ、オフに設定する。このとき、エンベデッドコントローラ４１のＯＵＴ３、ＯＵＴ４、ＯＵＴ５、ＯＵＴ６の端子には、それぞれＬＯＷ、ＬＯＷ、Ｈｉ-Ｚ(ＯＰＥＮ)、Ｈｉ-Ｚ(ＯＰＥＮ)を出力する。
【００３９】
セカンド電池６１を例に挙げると、通常、セカンド電池６１内部の第１ＦＥＴ７１、第２ＦＥＴ７２は、ＣＰＵ６６によってそれぞれオンに設定されている。電池セル６２の温度が高くなると、電池セル６２内部のフューズ溶断によるダメージを防ぐために、ＣＰＵ６６は第１ＦＥＴ７１をオフする。例えば、電池セル６２の温度が６３℃、放電電流が４７００ｍＡ、残容量１３％になった場合に電池の保護回路を動作させる。この結果、セカンド電池６１からシステム側への電力供給が遮断され、結果としてシステムがシャットダウンしてしまう。本実施の形態では、かかる問題に対処し、セカンド電池６１、メイン電池６０を十分に使い切るように電源供給方法に改善を加えている。
【００４０】
図３は、本実施の形態が適用される電源供給方法の処理を示したフローチャートである。この処理では、セカンド電池６１が高温にならず、電池容量(残容量)が低くない場合には、セカンド電池６１、メイン電池６０の順に放電を行い、最後に停止動作(バッテリ切れアラームの動作)を実行するように構成されている。まず、エンベデッドコントローラ４１は、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４、ＯＵＴ５、ＯＵＴ６の端子からＬＯＷ、ＬＯＷ、Ｈｉ-Ｚ(ＯＰＥＮ)、Ｈｉ-Ｚ(ＯＰＥＮ)を出力し、第３ＦＥＴ７３、第４ＦＥＴ７４、第５ＦＥＴ７５、第６ＦＥＴ７６をオン、オン、オフ、オフに設定してセカンド電池６１からの放電を開始する(ステップ１０１)。次に、セカンド電池６１のＣＰＵ６６から得られる情報に基づいて、セカンド電池６１の温度が５５℃を超えて高温となっており、その残容量が２０％以下と低くなっているか否かを判断する(ステップ１０２)。かかる状態である場合には、セカンド電池６１からメイン電池６０に切り換え、ステップ１０８からの処理に移行し、ステップ１０２の条件に達していない場合には、セカンド電池６１からの放電を継続してもよいものと判断し、ステップ１０３以下の処理に移行する。
【００４１】
ステップ１０２では、単に温度上昇だけではなく、残容量も判断対象としている。電池セル６２に設けられているフューズは、一般に、温度と電流値との関係で溶断される。そのために、理想的には、温度と共に放電電流値を観察し、これらの値に基づいて電池の切り換えを行うことが好ましい。しかしながら、電流値は、一般的に頻繁に増減を繰り返すものであり、正確な放電電流値を把握することは難しい。一方、残容量については、この残容量が減ってくると電圧が下がるので、その分、電流値が上がってくるという関係がある。そこで、本実施の形態では、電流値を見る代わりに、簡易的に残容量を観察し、放電中の電池のセル温度、検出された残容量によって、他の電池の放電に移行するように構成した。尚、このステップ１０２で予め定められる温度５５℃と容量２０％は、電池の保護機能が働いてシステムに対する放電が停止するセル温度６３℃、放電電流４７００ｍＡ、残容量１３％に基づいて決定される値である。また、温度条件だけを見る場合には、例えば温度６０℃を超えたか否かが判断される。
【００４２】
このステップ１０２の条件を満たさない場合には、セカンド電池６１が空(ほぼ空)か否かが判断される(ステップ１０３)。空でない場合には、ステップ１０２の条件判断に戻り、空である場合には、メイン電池６０が存在するか否かを判断する(ステップ１０４)。存在しない場合には、バッテリ切れアラームの動作設定を実行して(ステップ１０７)、処理が終了する。メイン電池６０が存在する場合には、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４、ＯＵＴ５、ＯＵＴ６の端子からＨｉ-Ｚ(ＯＰＥＮ)、Ｈｉ-Ｚ(ＯＰＥＮ)、ＬＯＷ、ＬＯＷを出力し、第３ＦＥＴ７３、第４ＦＥＴ７４、第５ＦＥＴ７５、第６ＦＥＴ７６をオフ、オフ、オン、オンに設定して、メイン電池６０に切り換える(ステップ１０５)。その後、メイン電池６０が空(ほぼ空)になるまでメイン電池６０からの放電を行い(ステップ１０６)、メイン電池６０が空(ほぼ空)になると、ステップ１０７を経て処理が終了する。
【００４３】
一方、ステップ１０２の条件を満たしてしまう場合には、メイン電池６０が存在するか否かの判断がなされ(ステップ１０８)、存在しない場合には、ステップ１０７を経て処理が終了する。メイン電池６０が存在する場合には、メイン電池６０に切り換えられ(ステップ１０９)、メイン電池６０が空(ほぼ空)になるまでメイン電池６０から放電が行われる(ステップ１１０)。メイン電池６０が空(ほぼ空)になった場合には、セカンド電池６１に切り換えられ(ステップ１１１)、ステップ１０２と同様な判断によって、温度条件や電池容量(残容量)が復帰したか否かが判断される(ステップ１１２)。ステップ１１２の条件を満たしてしまう場合には、ステップ１０７を経て処理が終了する。温度条件や残容量が復帰した場合には、セカンド電池６１が空(ほぼ空)か否かが判断される(ステップ１１３)。そして、空(ほぼ空)でない場合には、ステップ１１２の条件を満たさない範囲でセカンド電池６１からの放電が行われ、空(ほぼ空)となった場合には、ステップ１０７を経て処理が終了する。
【００４４】
尚、図３では、温度条件とともに残容量を判断基準としていたが、放電を続けている場合には、簡易的に温度条件だけで電池ユニットの切り換えを行うことも可能である。例えば、セカンド電池６１が高温(例えば６０℃以上、電池の種類によっては、６２℃以上、６５℃以上等)になってしまった場合は、メイン電池６０の動作に切り換える。メイン電池６０を放電した後、セカンド電池６１の温度が例えば６０℃よりも小さくなっている場合には、セカンド電池６１の残りの容量を放電し、最後に停止動作を実行すれば良い。
【００４５】
図４は、本実施の形態における電源供給方法を採用した場合の放電時の温度データを示した図である。横軸は時間、縦軸は温度を示し、セカンド電池６１におけるプロテクションＦＥＴである第１ＦＥＴ７１の温度データ、セカンド電池６１の電池セル６２の温度データ、メイン電池６０の保護用(プロテクション)ＦＥＴの温度データ、メイン電池６０の電池セルの温度データ、および環境温度が示されている。
【００４６】
まず、セカンド電池６１から放電を受けるコンピュータシステム１０は、最初はＣＰＵ１１を通常モードで動作させており、例えば５５００ｍＡ程度をＣＰＵ１１に供給している。しかし、放電電流が大きいことから、第１の時点においてＣＰＵ１１のパフォーマンスを落とし、低速モードに切り換え、電流値を４７００ｍＡ程度に落とした。この結果、第１ＦＥＴ７１の温度は一旦、低下するが、しばらくするとまた上昇する。一方、セカンド電池６１の電池セル６２は、そのまま上昇を続ける。従来技術の温度上昇では、図６に示すように保護用ＦＥＴがシャットダウンするまで温度上昇を続けるが、本実施の形態における電源供給方法では、セカンド電池６１の電池セル６２の温度を監視し、例えば６０℃になった時点(図４の第２の時点)で、システム側のエンベデッドコントローラ４１により、セカンド電池６１からの放電が停止され、メイン電池６０からの放電に切り換えられる。このとき、セカンド電池６１の残容量は、１００％から２０％程度にまで低下している。
【００４７】
第２の時点にてメイン電池６０からの放電に切り換えられた結果、セカンド電池６１の第１ＦＥＴ７１の温度は急激に低下し、また、電池セル６２の温度も低下する。その後、メイン電池６０の残容量が１００％からほぼ０％になった時点(第３の時点)にて、エンベデッドコントローラ４１は、メイン電池６０の放電からセカンド電池６１の放電に切り換える。但し、この第３の時点では、セカンド電池６１の電池セル６２の温度が６０℃よりも少ないことが前提となる。このように、この電源供給方法によれば、システムがシャットダウンするのを防ぐと共に、セカンド電池６１およびメイン電池６０を十分に使い切ることが可能となる。
【００４８】
図５は、ユーザとのインターフェースを実行するための構成を示した図である。エンベデッドコントローラ４１は、セットするコマンドを格納するメモリ８１を備えている。また、システム側では、エンベデッドコントローラ４１を制御する基本入出力システムであるシステムＢＩＯＳ(Basic Input/Output System)８２、コンピュータシステム１０のシステム管理と基本的なユーザ操作環境を提供するオペレーティングシステム(ＯＳ)８３、ユーザに対するメッセージの表示等を行うユーティリティプログラム８４を備え、これらによってユーザとのインターフェースを可能としている。
【００４９】
ここでは、放電可能な電池がない場合の動作について説明する。
まず、警告表示をする場合では、エンベデッドコントローラ４１は、例えば残容量が２０％になったことを認識すると、メモリ８１に０ｘ'４Ｅ'をセットして、ＳＭＩ(System Management Information)を上げる。システムＢＩＯＳ８２では、エンベデッドコントローラ４１が定めたメモリ８１の内容を読み込む。システムＢＩＯＳ８２がセットされている０ｘ'４Ｅ'を読むと、アラーム音を鳴らし、ユーティリティプログラム８４で警告メッセージを表示する。表示される警告メッセージとしては、例えば、
「温度が高くなりすぎましたので、サスペンドに入ります。」
といったようなメッセージが出力される。
【００５０】
次に、放電停止動作では、エンベデッドコントローラ４１は、残容量が１９％以下になったことを認識すると、メモリ８１に０ｘ'４Ｆ'をセットしてＳＭＩを上げる。システムＢＩＯＳ８２では、エンベデッドコントローラ４１が定めたメモリ８１の内容を読み込む。システムＢＩＯＳ８２は、セットされている０ｘ'４Ｆ'を読むと、ユーザの設定した動作(サスペンド/ハイバーネーション)を実行する。
【００５１】
このように、本実施の形態では、放電中の電池ユニットのセル温度を検出し、または電池ユニットのセル温度と残容量とを検出し、放電中のセル温度が例えば６０℃を超えた場合、またはセル温度が５５℃を超え且つ残容量が２０％を下回った場合に、これらの条件を満たした電池ユニットの放電から、接続されている他の電池ユニットの放電に移行するように構成した。また、これらの条件を全ての電池ユニットが満たした場合や、ほぼ空となった電池ユニットの存在等により、放電できる電池ユニットが存在しなくなる場合には、ユーザの設定した動作を起こすように構成している。これらの構成によって、いきなりシステムがシャットダウンすることを避けると共に、複数の電池ユニットを十分に使い切ることが可能となる。
【００５２】
尚、上記実施の形態では、メイン電池６０、セカンド電池６１の２つの電池を用いた例について説明したが、３つ以上の電池に対しても同様な検知と同様な切り換え処理を行うことが可能である。また、これらの複数の電池としては、必ずしも筐体を別にするものだけではなく、１つの電池を複数のユニットに分けて用いた場合等にも適用できる。更に、本実施の形態では、電気機器としてノートＰＣを例に挙げて説明したが、本方式は他の電気機器についても適用することが可能である。
【００５３】
また、本実施の形態では、メイン電池６０、セカンド電池６１の２つの電池を用いた例について説明したが、２次電池５２が１つであり、同時にＡＣアダプタ５１がシステムに接続されている状態等にも適用することができる。例えば、電力需要の極端に大きい時間帯におけるピーク電力を削減する目的で、ＡＣアダプタ５１が接続されていても２次電池５２からの電力供給を受けるように制御される場合がある。かかる場合に、例えば、２次電池５２で唯一放電可能な２次電池５２が温度上昇等により放電できない状態になった場合に、ＡＣアダプタ５１からの放電により電力の供給を受けることで、不意の電力供給遮断を未然に防ぐことが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池からの電力供給問題から生じるシステムの遮断を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態が適用される電気機器であるコンピュータシステムのハードウェア構成を示した図である。
【図２】  本実施の形態が適用される電源供給回路を示した図である。
【図３】  本実施の形態が適用される電源供給方法の処理を示したフローチャートである。
【図４】  本実施の形態における電源供給方法を採用した場合の放電時の温度データを示した図である。
【図５】  ユーザとのインターフェースを実行するための構成を示した図である。
【図６】  従来技術における放電時の温度データを示した図である。
【符号の説明】
１０…コンピュータシステム、１１…ＣＰＵ、２１…Ｉ/Ｏブリッジ、４１…エンベデッドコントローラ、４２…ゲートアレイロジック、５０…電源回路、５２…２次電池、６０…メイン電池、６１…セカンド電池、６２…電池セル、６３…電流測定回路、６４…電圧測定回路、６６…ＣＰＵ、７１…第１ＦＥＴ(Field Effect Transistor)、７２…第２ＦＥＴ、７３…第３ＦＥＴ、７４…第４ＦＥＴ、７５…第５ＦＥＴ、７６…第６ＦＥＴ、８１…メモリ、８２…システムＢＩＯＳ(Basic Input/Output System)、８３…オペレーティングシステム(ＯＳ)、８４…ユーティリティプログラム
【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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