JP3611316B2 - 電気機器、コンピュータ装置、電源切換装置、および電源切換方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電の後に放電する電池を備えた電気機器等に係り、より詳しくは、電池使用に際してユーザビリティの向上を図った電気機器等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）に代表される情報端末機器や、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等のパーソナル機器、各種携帯型オーディオ機器、ビデオカメラ等の各種電気機器では、商用電源から直接電力を供給する場合の他、充放電を繰り返しながら何度も使用できる電池（蓄電池、２次電池、バッテリ）からの電力供給が行われている。この電池としては、比較的容量も大きく価格も安いニッケル水素電池（ＮｉＭＨ電池）やニッケルカドミウム電池（ニッカド電池）が採用されている。また、ニッケルカドミウム電池に比べて単位重量あたりのエネルギ密度の高いリチウムイオン電池、液体の電解質を利用せずに固体のポリマーを用いるリチウムポリマー電池などが存在する。
【０００３】
このニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池では、完全に放電させずに中途半端な（浅い）充電と放電とを繰り返し行うと、見かけ上の充電容量が低下し、連続して使用できる時間が短くなる「メモリ効果」が生じてしまう。また、内部にＣＰＵを備えるインテリジェント電池の場合には、中途半端な充電と放電とが繰り返し行われると、バッテリにおける残容量等の計測値の誤差が蓄積され、正確な値を測定することが困難となる。このために、近年では、ＡＣアダプタ（電力供給源）が接続されていても電池の完全放電を行うリフレッシュ機能により、このメモリ効果に陥った電池に対してメモリ効果を除去する装置が存在すると共に、インテリジェント電池の場合には、リフレッシュ動作によって計測値の誤差を解消する技術も検討されている。
【０００４】
また、近年、例えば、クーラー使用による電力が急増する真夏の午後等、電力需要の極端に大きい時間帯にピーク電力の削減を行うための「ピークシフト」の必要性が叫ばれている。このとき、例えば、電力需要の大きい時間帯に、ＡＣアダプタ等を用いた商用電源からの電力供給を停止し、電池からの電力供給だけで電気機器を動作させるように構成すれば、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ことが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池のリフレッシュ機能を実行している間やピークシフトへの上記対応等を実施しているときには、商用電源からの電力供給ラインは完全にストップされている。かかる状態において、ユーザが誤って電池を取り外した場合には、電池からの供給電力がなくなり、本体システムがシャットダウンしてしまう。特に、ノートＰＣ等のコンピュータ装置において、本体システムが突発的にシャットダウンした場合には、タスクは回復不可能になり、処理中のデータは失われてしまう。また、本体システムにおけるハードウェアの損壊を招きかねない。
【０００６】
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、充放電可能な電池が接続された電気機器にて、商用電源に接続中（物理的に接続中）で電池から本体に対して電力の供給を行っている間に商用電源からの電力ラインが停止された（回路的に切断）状態にて、この電池が取り外された場合でも本体のシャットダウンを防ぐことを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、商用電源に接続される電力供給源から電力の供給を受ける本体に対し、充放電により本体に対して電力を供給する電池が接続可能に構成された電気機器であって、電力供給源からの本体に対する電力供給を停止して電池から本体に対して電力を供給する電池電力供給手段と、電池から本体に対して電力が供給されている間に電力が蓄えられ、電池と本体との接続が断たれた際に本体に対して電力を供給する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段から本体に対して電力が供給されている間に、電力供給源からの本体に対する電力の供給を開始する電力供給開始手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
ここで、この電池と本体との接続が断たれたことを認識する認識手段を更に備え、電力供給開始手段は、この認識手段による認識に基づいて電力供給源からの本体に対する電力の供給を開始することを特徴とすることができる。
【０００９】
また、この電池電力供給手段は、電池に対するリフレッシュの指示に基づいて、または、商用電源からの電力供給に際してピーク時の電力使用を抑制するためのピークシフト機能実行に伴い、電力供給源からの本体に対する電力供給を停止することを特徴としている。
【００１０】
一方、本発明が適用される電気機器は、電力を消費する本体と、商用電源からこの本体に対して電力を供給する電力供給源と、充電および放電を行って本体に対して電力を供給する電池と、電力供給源からこの本体に対する電力供給の停止または開始を切り換える第１の回路と、この第１の回路により電力供給源からの電力供給が停止された状態にて所定のコンデンサに電力を蓄える第２の回路と、電池と本体との接続が断たれたことを検出する第３の回路とを備え、この電力供給源からの電力供給が停止され電池から本体に対して電力が供給されている状態にて電池と本体との接続が断たれたことを第３の回路により認識した場合、コンデンサに蓄えられた電力が本体に供給されている間に第１の回路により電力供給源からの電力供給を開始することを特徴としている。
【００１１】
更に、本発明が適用される電気機器は、システム本体と、商用電源に接続されてシステム本体に対して電力を供給するＡＣアダプタと、充電された後に放電してシステム本体に対して電力を供給する電池と、ＡＣアダプタからシステム本体に対する電力の供給をオン／オフするスイッチング手段と、電池のリフレッシュが実行されている間に電荷を蓄えるコンデンサとを備え、このスイッチング手段は、電池のリフレッシュが実行されている最中に電池とシステム本体との接続が断たれた場合、コンデンサから電力が供給されている間にＡＣアダプタからシステム本体に対する電力の供給をオフからオンに切り換えることを特徴としている。
【００１２】
一方、本発明は、ＡＣアダプタ等の電力供給源からシステム本体に対して電力の供給を行うと共に、充放電を行う電池を接続可能に構成されて電池からシステム本体に対して電力の供給を行うコンピュータ装置であって、電力供給源からシステム本体に対する電力供給の停止または開始を切り換える第１ＦＥＴと、電荷を蓄えるコンデンサと、第１ＦＥＴにより電力供給源からの電力供給が停止され電池からシステム本体に対して電力が供給されている際にこのコンデンサに電荷を蓄える第２ＦＥＴとを備え、電力供給源からの電力供給が停止され電池からシステム本体に対して電力が供給されている状態にて電池とシステム本体との接続が断たれた場合に、コンデンサからシステム本体に電力を供給し、第１ＦＥＴを切り換えて電力供給源からシステム本体に対する電力供給を開始することを特徴としている。
【００１３】
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、電池のリフレッシュを実行するリフレッシュ実行手段と、電池への充電時に電圧を平滑化するためのコンデンサを用いて、このリフレッシュ実行手段によるリフレッシュの実行中に電池とシステム本体との接続が断たれた場合、予め蓄積されている電力をシステム本体に供給する電力供給手段と、この電力供給手段によりシステム本体に電力が供給されている間に電力供給源からシステム本体に対する電力供給を開始する供給開始手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
一方、本発明は、商用電源に接続される電力供給源と充放電を行う電池とを切り換えてシステム本体に対して電力を供給する電源切換回路として特定することができる。この電源切換回路は、電力供給源からのシステム本体に対する電力供給を停止して電池からシステム本体に対して電力を供給する電池電力供給手段と、この電池からシステム本体に対して電力が供給されている間に電力が蓄えられ、電池とシステム本体との接続が断たれた際にこのシステム本体に対して電力を供給する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段からシステム本体に対して電力が供給されている間に、電力供給源からのシステム本体に対する電力の供給を開始する電力供給開始手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、商用電源に接続される電力供給源および充放電を行う電池とを切り換えて本体に対して電力の供給を行うための電源切換方法であって、電力供給源からの電力の供給を止めた状態にて電池から本体に対して電力を供給し、この電池から本体に対して電力を供給する際に所定のコンデンサに電力を蓄積し、電池から電力を供給している最中に本体との接続が断たれた場合に、このコンデンサから本体に対して電力を供給し、コンデンサから本体に対して電力を供給している間に電力供給源から本体に対しての電力供給を開始することを特徴としている。
【００１６】
更に、本発明が適用される電源切換方法は、商用電源に接続されるＡＣアダプタからの電力供給ラインが回路的に切断された状態にて電池からシステム本体に対して電力を供給し、電力の供給中に電池が取り外された際に、電池の充電中に電圧を平滑化するための出力コンデンサから、この出力コンデンサに貯えられている電力を用いて電力源の電圧降下を抑制した状態でＡＣアダプタからの電力供給ラインを回路的に接続させることを特徴としている。ここで、この電池を充電する充電器の出力コンデンサに電力を蓄え、出力コンデンサからシステム本体に対して電力を供給することにより電力源の電圧降下を抑制することを特徴とすれば、電力の供給中に電池が取り外された場合であっても、システム本体がシャットダウンしてしまうことを防ぐことができる。
【００１７】
【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ＰＣ（ノートブック型パーソナルコンピュータ）として構成されている。
【００１８】
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、低速のＩ／Ｏ装置用バスとしてのＩＳＡ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）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。
【００１９】
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る。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、ｍｉｎｉＰＣＩコネクタ２７が夫々接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
Ｉ／Ｏブリッジ２１は、ＰＣＩバス２０とＩＳＡ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。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等からなるバッテリ（２次電池）としての電池５２、この電池５２を充電すると共にＡＣアダプタ５１や電池５２からの電力供給経路を切り換える電源切換回路５４、および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。この電池５２は、内部にＣＰＵを備えていない所謂ダム電池の他、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場合もある。本実施の形態では、電池５２は、例えばバッテリパックとして、ノートＰＣのシステム本体に取り付け／取り外しが可能となるように構成されている。
【００２７】
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。
【００２８】
ＩＳＡバス４０は、ＰＣＩバス２０よりもデータ転送速度が低いバスである（例えば、バス幅１６ビット、最大データ転送速度４ＭＢ／秒）。このＩＳＡバス４０には、ゲートアレイロジック４２に接続されたエンベデッドコントローラ４１、ＣＭＯＳ４３、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。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、本実施の形態の特徴的な構成である電源切換回路５４について説明する。
図２は、本実施の形態が適用される電源切換回路５４の回路構成を示した図である。ここでは、エンベデッドコントローラ４１からの出力に基づき、電源切換回路５４にてＡＣアダプタ５１および電池５２が切り換えられる。この電源切換回路５４によって切り換えられた電源の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５を経由して本体システム回路に供給される。
【００３１】
この図２に示す電源切換回路５４は、電池５２を充電する充電器６０、ＡＣアダプタ５１からの電力供給のオン／オフを切り換えるＡＣＤＣイネーブル回路（ＡＣＤＣ Ｅｎａｂｌｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）６１、充電器の出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）に対して強制的に電荷をためる回路である充電器利用回路（Ｃｈａｒｇｅｒ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）６２、および電池５２が外されたことを知る電池接続確認回路（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）６３を備えている。この充電器の出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）は、通常、充電時に電圧の変動を防ぎ、電圧を平滑化して定電圧を電池５２に提供するためのものとして用いられる。本実施の形態では、システム本体に対して一時的に電力を供給する電力蓄積手段としてこの出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）を用いることで、システム本体におけるシャットダウンを防止している。
【００３２】
ここで、本実施の形態が適用されるコンピュータシステム１０は、電池５２の所謂「リフレッシュ機能」に対応している。前述のように、一般に、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池の場合、完全な放電を行わずに中途半端な充放電を繰り返すと、見かけ上の充電容量が低下し、連続して使用できる時間が短くなる「メモリ効果」が発生することが知られている。そこで、本実施の形態では、中途半端な充放電の回数をカウントして電池５２にメモリ効果が発生していると想定される場合（例えばカウントが２０回〜３０回以上）に、ＡＣアダプタ５１が接続されていても電池５２からシステム本体に電力を供給して完全放電を行う「リフレッシュ」を実行するように、ユーザに促すように構成している。例えば、図１に示すコンピュータシステム１０のＣＰＵ１１により実行されるユーティリティプログラムによって、「リフレッシュ」が必要である旨をＬＣＤ１８に表示し、この表示に対するユーザからの入力に基づいて、「リフレッシュ」が実行される。
【００３３】
また、本実施の形態が適用されるコンピュータシステム１０は、「ピークシフト機能（ピーク電力削減機能）」に対応することもできる。これは、例えば真夏の午後等、極端に電力需要が増す時間帯に、商用電源からの電力使用を避けるものである。かかる目的のもと、例えば、ユーザによる設定やシステム内部のプログラム等によって、極端に電力需要が増す時間帯について、時間を定めて商用電源からの電源供給ラインを用いた電力供給（ＡＣアダプタ５１からの電力供給）を停止し、電池５２からの電力供給に切り換えるものである。この機能では、所定の時間間隔（例えば２時間等）において、リフレッシュ動作と同様な動作が実行される。
【００３４】
図２において、例えばニッケル水素電池からなる電池５２のリフレッシュ動作時（ピークシフト機能実行時を含む）には、エンベデッドコントローラ４１が＃ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号にＬＯＷレベルを出力してＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）１をオフすることにより、ＡＣアダプタ５１からの電力を停止し、電池５２から本体システムに対して電力を供給する。この状態（リフレッシュ動作中）にて、従来では、ユーザが誤って電池５２を取り外すと、電池５２がなくなったことをエンベデッドコントローラ４１が検出する前に電力源が無くなり、本体システムがシャットダウンしてしまっていた。本実施の形態では、ＡＣＤＣイネーブル回路６１、充電器利用回路６２、電池接続確認回路６３を備えることで、本体システムのシャットダウンを防止している。即ち、リフレッシュ動作中（または、ピークシフト機能実行中）にユーザが誤って電池５２を抜いてしまった場合でも、電池５２が抜かれたことを電池接続確認回路６３で検出して瞬時に電力供給源をＡＣアダプタ５１に切り換えることにより、本体のシャットダウンを防いでリフレッシュ機能のユーザビリティを向上させている。
【００３５】
電池接続確認回路６３は、電池５２内部の温度を検出するためのサーミスタ端子を利用して、電池５２が取り外されたこと（電池５２と本体との接続が断たれたこと）を検出する。電池５２に設けられたサーミスタ（Ｔ１）と本体側に設けられた抵抗（Ｒ１）との接続点の電圧は、ＶＣＣを抵抗分割した値であり、例えばバッテリパックである電池５２が存在するときには、約３．０Ｖ（ＶＣＣ＝５Ｖ）を示している。一方、バッテリパックである電池５２が取り外されたとき（電池５２と本体との接続が断たれたとき）は、サーミスタ（Ｔ１）が接続されないので、抵抗（Ｒ１）の両端の電圧は５Ｖになる。この電圧を電池接続確認回路６３のコンパレータ（ＣＯＭＰ１）の＋端子に入力し、−端子の基準電圧（Ｖｒｅｆ＝４Ｖ）と比較する。従って、電池５２が接続されているときのコンパレータ（ＣＯＭＰ１）の出力はＬＯＷレベル、電池５２が外されたときのコンパレータ（ＣＯＭＰ１）の出力はＨＩＧＨレベルとなる。
【００３６】
充電器利用回路６２は、リフレッシュ機能実行中（またはピークシフト実行中）に、充電器６０の出力に接続されたＦＥＴ２をオンして充電器６０の出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）に強制的に電荷をためている。即ち、リフレッシュ動作中は、エンベデッドコントローラ４１により＃ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号がＬＯＷレベルに設定されるので、トランジスタ（ＴＲ５）がオフ、トランジスタ（ＴＲ４）がオンとなり、ＦＥＴ２がオンすることで、充電器６０の出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）に強制的に電荷が蓄積される。電池５２が取り外されてからＡＣアダプタ５１に切り換わるまでの間、本体への電力供給は、大部分がこの出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）によってまかなわれることになる。
【００３７】
ＡＣＤＣイネーブル回路６１は、電池接続確認回路６３のＮＯＢＡＴＴＥＲＹ信号がＨＩＧＨレベル（電池５２が取り外された状態）になると、トランジスタ（ＴＲ２）がオンになり、ＦＥＴ１もオンすることによってＡＣアダプタ５１から本体に電力が供給される。通常、ＦＥＴ１は、ラッシュ電流（ＡＣアダプタ５１接続時等に流れる過大な電流）を防止する機能も備え、オンするときの立ち上がり時間がコンデンサ（Ｃ１）、抵抗（Ｒ３）の定数で大きく設定されている。電池５２からＡＣアダプタ５１に切り換わる時間を十分早くするために、抵抗（Ｒ４）の値は抵抗（Ｒ３）の値と比べて十分に小さい値に設定されている。
【００３８】
次に、全体の切り換え動作について説明する。ＡＣアダプタ５１および電池５２を接続したときの通常動作では、ＮＯＢＡＴＴＥＲＹ＝ＬＯＷ、＃ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ＝ＨＩＧＨの設定になり、ＦＥＴ１がオンしてＡＣアダプタ５１から本体システムに電力が供給される。ここで、ユーザがユーティリティプログラムで電池５２のリフレッシュ機能を実行させると、エンベデッドコントローラ４１は、＃ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ＝ＬＯＷを出力してＦＥＴ１をオフすることにより、ＡＣアダプタ５１からの電力供給を停止する。このとき、ＢＡＴ＿ＣＲＧ＝ＬＯＷとなり、充電器６０の動作は強制的に停止されるが、充電器利用回路６２によりＦＥＴ２がオンされるので、充電器６０の出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）には電荷が蓄えられる。
【００３９】
この出力コンデンサ（Ｃｏｕｔ）に蓄えられた電荷は、電池５２が取り外されたときに、ＡＣアダプタ５１に切り換わるまでの期間、本体に電力を供給するために用いられる。また、かかる状態においては電池５２が存在するので、電池接続確認回路６３の出力ＮＯＢＡＴＴＥＲＹ＝ＬＯＷで、ＡＣＤＣイネーブル回路６１のトランジスタ（ＴＲ２）はオフに設定された状態である。
【００４０】
ここで、リフレッシュ機能動作中にユーザが誤って電池５２を取り外してしまうと、電池５２内部のサーミスタ（Ｔ１）が非接続状態になるので、コンパレータ（ＣＯＭＰ１）の出力はＮＯＢＡＴＴＥＲＹ＝ＨＩＧＨとなる。ＡＣＤＣイネーブル回路６１では、トランジスタ（ＴＲ２）がオンし、この結果ＦＥＴ１がオンするので、ＡＣアダプタ５１からの電力供給が開始される。エンベデッドコントローラ４１は、リフレッシュ期間中に電池５２が取り外されたことを検知し、ＣＰＵ１１にて実行されるユーティリティプログラムは、例えばＬＣＤ１８に表示する等により、誤った操作が実施されたこと（リフレッシュ機能の実行を停止したこと）をユーザに知らせることができる。
【００４１】
このように、本実施の形態によれば、従来では本体がシャットダウンをしてしまっていたケースにおいて、本体のシャットダウンを防ぎ、誤った操作が実行されたことをユーザに示すことができるようになり、ユーザビリティを向上させることが可能となる。
【００４２】
図３は、ノートＰＣに本実施の形態が適用される電源切換回路５４を搭載した場合における電源切換時の観測波形を示した図である。上側の波形は、ＦＥＴ１のドレイン電圧（システム本体に供給する電圧）を示し、下側の波形は、ＦＥＴ１のオン／オフを制御するゲート電圧を示している。これらの波形により、ゲート電圧の降下途中でＦＥＴ１がオンして電池５２の動作からＡＣアダプタ５１の駆動に切り換わったことが理解できる。電源が切り換わるのに、１００μｓ程度を要しているので、切換時に約１Ｖの電圧ドロップが生じている。１Ｖであれば動作上の問題はないが、コンデンサＣ１や抵抗Ｒ４の値を調整することにより、より小さな電圧ドロップにすることも可能である。
【００４３】
図４は、図２に示した電源切換回路５４の他の回路例を示した図である。図４に示す他の例では、図２に示したコンデンサＣ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の代わりに抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７を配置し、また、ＡＣＤＣイネーブル回路６１における抵抗Ｒ４を取り除いている。即ち、図２に示す電源切換回路５４では、ラッシュ電流防止の機能から、オンするときの立ち上がり時間がコンデンサＣ１、抵抗Ｒ３の定数で大きく設定されている。また、その一方で、電池５２からＡＣアダプタ５１に切り換わる時間を十分早くするために、抵抗Ｒ４の値を抵抗Ｒ３と比べて十分に小さい値に設定していた。図４に示す他の例では、このラッシュ電流防止の機能を備えず、電池５２が引き抜かれた際に、ＡＣアダプタ５１からシステム本体に電力を供給し始めるまでの移行時間が非常に短い点に特徴がある。
【００４４】
図４に示す回路を用いて動作を説明すると、図２に示す回路と同様に、リフレッシュ時に、充電器６０の出力キャパシタ（Ｃｏｕｔ）に電力を蓄えるため、ＦＥＴ２がオンするように制御している。このリフレッシュ期間中に電池５２を取り外すと、抵抗（Ｒ５）と抵抗（Ｒ１）との接続ポイントの電圧が基準電圧（Ｖｒｅｆ）よりも高くなり、コンパレータ（ＣＯＭＰ１）の出力であるＮＯＢＡＴＴＥＲＹ信号がＨＩＧＨレベルとなる。この結果、ＡＣＤＣイネーブル回路６１のトランジスタ（ＴＲ２）がオンしてＦＥＴ１がオンするので、直ちにＡＣアダプタ５１からシステム本体に電力の供給が開始される。電池５２を取り外してからＦＥＴ１がオンするまでの期間、システム本体に供給する電力は、充電器６０の出力キャパシタ（Ｃｏｕｔ）でまかなわれる。尚、抵抗Ｒ５から出る端子は、電池５２がインテリジェント電池である場合に、ＳＢＳを含むインテリジェント電池が標準的に持つ検出端子である。但し、インテリジェント電池ではなく、通常のダム電池に抵抗Ｒ５を設けるものであっても問題はない。
【００４５】
ここで、電力ラインの許容電圧降下が１Ｖ、システム本体の消費電流を２Ａ、出力キャパシタ（Ｃｏｕｔ）の容量を２２μＦとして、回路に求められる応答速度を求めると、
応答速度ｔ＝ＣＶ／Ｉ＝２２（μＦ）×１（Ｖ）／２（Ａ）＝１１μｓｅｃ
となり、１１μｓｅｃ以内で応答すれば良いことになる。この要求される応答速度は、回路を実現する上で問題となるものではない。
【００４６】
尚、電源供給装置であるＡＣアダプタ５１は、例えばノートＰＣ等の電気機器では、本体（内部）システムであるコンピュータシステム１０を内蔵する機器の外部に設けられるのが一般的であるが、電気機器の筐体内部に設けられる場合もある。本体システムとしては、例えばケーブルのコネクタを挿脱着可能なＡＣインレットやＤＣインレットが設けられる構成が考えられる。このＡＣインレットやＤＣインレットは、例えばＡＣアダプタ５１が外部にある場合にはＡＣアダプタ５１に接続されたケーブルから出るコネクタを挿脱着可能に構成され、例えばＡＣアダプタ５１が本体システムの内部にある場合には、商用電源から直接接続されるコネクタを挿脱着可能に構成される。また、電池５２は、電池パックとして本体システムに対して取り外しが自由であるものの他、電気機器の筐体内部に設けられ、取り外しが可能となるように構成されている場合もある。
【００４７】
このように、本実施の形態によれば、例えばリフレッシュ動作中等、電池５２から電力を供給し、ＡＣアダプタ５１からの電力供給ラインが回路的に切断された状態にて、ユーザが誤って電池５２を取り外した場合、電池５２の検出端子がオープンになったことを電池接続確認回路６３で検出し、ＡＣアダプタ５１の電力供給ラインをＡＣＤＣイネーブル回路６１にて接続する。この回路動作中に、電力源の電圧が規定値以下になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５の動作不良などを起こす原因となる。このため、ＡＣＤＣイネーブル回路６１の動作中は、充電器６０の出力キャパシタ（Ｃｏｕｔ）からシステム本体に電力を供給するように制御し、動力源の電圧降下を抑制する（最小にする）ことが可能となる。
【００４８】
尚、本実施の形態では、ノートＰＣを例に挙げて説明したが、他の電気機器においてもその趣旨を逸脱しない限り同様に適用することが可能である。また、電池５２について、本実施の形態では、例えばバッテリパックとしてシステム本体に取り付け可能となるように構成されていたが、必ずしも一体的となるように取り付け可能に構成されている必要はなく、例えば、システム本体の筐体とは一体化せずに、所定のラインを用いて接続可能に構成される場合にあっても同様に適用できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、商用電源に対して物理的に接続中に電池から本体に対して電力の供給を行い、商用電源からの電力ラインが停止された（回路的に切断された）状態にてこの電池が取り外された場合でも、本体のシャットダウンを防ぐことができる。
【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切換回路の回路構成を示した図である。
【図３】ノートＰＣに本実施の形態が適用される電源切換回路を搭載した場合における電源切換時の観測波形を示した図である。
【図４】図２に示した電源切換回路の他の回路例を示した図である。
【符号の説明】
１０…コンピュータシステム、１１…ＣＰＵ、４１…エンベデッドコントローラ、５０…電源回路、５１…ＡＣアダプタ、５２…電池、５４…電源切換回路、５５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、６０…充電器、６１…ＡＣＤＣイネーブル回路（ＡＣＤＣ Ｅｎａｂｌｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、６２…充電器利用回路（Ｃｈａｒｇｅｒ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、６３…電池接続確認回路（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）

Claims (19)

1. 商用電源に接続される電力供給源から電力の供給を受ける本体に対し、充放電により当該本体に対して電力を供給する電池が接続可能に構成された電気機器であって、
   前記電力供給源からの前記本体に対する電力供給を停止して前記電池から当該本体に対して電力を供給する電池電力供給手段と、
   前記電池から前記本体に対して電力が供給されている間に電力が蓄えられ、当該電池と当該本体との接続が断たれた際に当該本体に対して電力を供給する電力蓄積手段と、
   前記電力蓄積手段から前記本体に対して電力が供給されている間に、前記電力供給源からの当該本体に対する電力の供給を開始する電力供給開始手段と
   を備えたことを特徴とする電気機器。
2. 前記電力蓄積手段は、前記電池を充電する充電器の出力コンデンサに電力を蓄えることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
3. 前記電池と前記本体との接続が断たれたことを認識する認識手段を更に備え、
   前記電力供給開始手段は、前記認識手段による認識に基づいて前記電力供給源からの前記本体に対する電力の供給を開始することを特徴とする請求項１記載の電気機器。
4. 前記電池電力供給手段は、前記電池に対するリフレッシュの指示に基づいて、前記電力供給源からの前記本体に対する電力供給を停止することを特徴とする請求項１記載の電気機器。
5. 前記電池電力供給手段は、商用電源からの電力供給に際してピーク時の電力使用を抑制するためのピークシフト機能実行に伴い、前記電力供給源からの前記本体に対する電力供給を停止することを特徴とする請求項１記載の電気機器。
6. 電力を消費する本体と、
   商用電源から前記本体に対して電力を供給する電力供給源と、
   充電および放電を行って前記本体に対して電力を供給する電池と、
   前記電力供給源から前記本体に対する電力供給の停止または開始を切り換える第１の回路と、
   前記第１の回路により前記電力供給源からの電力供給が停止された状態にて所定のコンデンサに電力を蓄える第２の回路と、
   前記電池と前記本体との接続が断たれたことを検出する第３の回路とを備え、前記電力供給源からの電力供給が停止され前記電池から前記本体に対して電力が供給されている状態にて当該電池と当該本体との接続が断たれたことを前記第３の回路により認識した場合、前記コンデンサに蓄えられた電力が当該本体に供給されている間に前記第１の回路により当該電力供給源からの電力供給を開始することを特徴とする電気機器。
7. 前記第２の回路は、前記電力供給源から電力供給が停止された際に前記電池から前記コンデンサに対して電力を供給することを特徴とする請求項６記載の電気機器。
8. 前記第３の回路は、前記電池の内部温度を検出するためのサーミスタ端子を利用して当該電池が取り外されたことを認識することを特徴とする請求項６記載の電気機器。
9. システム本体と、
   商用電源に接続されて前記システム本体に対して電力を供給するＡＣアダプタと、
   充電された後に放電して前記システム本体に対して電力を供給する電池と、
   前記ＡＣアダプタから前記システム本体に対する電力の供給をオン／オフするスイッチング手段と、
   前記電池のリフレッシュが実行されている間に電荷を蓄えるコンデンサとを備え、
   前記スイッチング手段は、前記電池のリフレッシュが実行されている最中に当該電池と前記システム本体との接続が断たれた場合、前記コンデンサから電力が供給されている間に前記ＡＣアダプタから当該システム本体に対する電力の供給をオフからオンに切り換えることを特徴とする電気機器。
10. 電力供給源からシステム本体に対して電力の供給を行うと共に、充放電を行う電池を接続可能に構成されて当該電池から当該システム本体に対して電力の供給を行うコンピュータ装置であって、
    前記電力供給源から前記システム本体に対する電力供給の停止または開始を切り換える第１ＦＥＴと、
    電荷を蓄えるコンデンサと、
    前記第１ＦＥＴにより前記電力供給源からの電力供給が停止され前記電池から前記システム本体に対して電力が供給されている際に前記コンデンサに電荷を蓄える第２ＦＥＴとを備え、
    前記電力供給源からの電力供給が停止され前記電池から前記システム本体に対して電力が供給されている状態にて当該電池と当該システム本体との接続が断たれた場合に、前記コンデンサから当該システム本体に電力を供給し、前記第１ＦＥＴを切り換えて当該電力供給源から当該システム本体に対する電力供給を開始することを特徴とするコンピュータ装置。
11. 前記電力供給源は、商用電源から電力が供給されるＡＣアダプタであることを特徴とする請求項１０記載のコンピュータ装置。
12. 商用電源に接続される電力供給源および充放電を行う電池を接続可能に構成され、当該電力供給源および当該電池からシステム本体に対して電力の供給を行うコンピュータ装置であって、
    前記電池のリフレッシュを実行するリフレッシュ実行手段と、
    前記電池への充電時に電圧を平滑化するためのコンデンサを用いて、前記リフレッシュ実行手段によるリフレッシュの実行中に前記電池と前記システム本体との接続が断たれた場合、予め蓄積されている電力を当該システム本体に供給する電力供給手段と、
    前記電力供給手段により前記システム本体に電力が供給されている間に前記電力供給源から当該システム本体に対する電力供給を開始する供給開始手段と
    を備えたことを特徴とするコンピュータ装置。
13. 前記リフレッシュ実行手段は、前記電力供給源と前記システム本体との接続を断ち、所定の期間、前記電池から前記システム本体に対して電力を供給することを特徴とする請求項１２記載のコンピュータ装置。
14. 商用電源に接続される電力供給源と充放電を行う電池とを切り換えてシステム本体に対して電力を供給する電源切換回路であって、
    前記電力供給源からの前記システム本体に対する電力供給を停止して前記電池から当該システム本体に対して電力を供給する電池電力供給手段と、
    前記電池から前記システム本体に対して電力が供給されている間に電力が蓄えられ、当該電池と当該システム本体との接続が断たれた際に当該システム本体に対して電力を供給する電力蓄積手段と、
    前記電力蓄積手段から前記システム本体に対して電力が供給されている間に、前記電力供給源からの当該システム本体に対する電力の供給を開始する電力供給開始手段と
    を備えたことを特徴とする電源切換装置。
15. 前記電池と前記システム本体との接続が断たれたことを認識する認識手段を更に備え、
    前記電力供給開始手段は、前記認識手段による認識に基づいて前記電力供給源からの前記システム本体に対する電力の供給を開始することを特徴とする請求項１４記載の電源切換装置。
16. 商用電源に接続される電力供給源および充放電を行う電池とを切り換えて本体に対して電力の供給を行うための電源切換方法であって、
    前記電力供給源からの電力の供給を止めた状態にて前記電池から前記本体に対して電力を供給し、
    前記電池から前記本体に対して電力を供給する際に所定のコンデンサに電力を蓄積し、
    前記電池から電力を供給している最中に前記本体との接続が断たれた場合に、前記コンデンサから当該本体に対して電力を供給し、
    前記コンデンサから前記本体に対して電力を供給している間に前記電力供給源から当該本体に対しての電力供給を開始することを特徴とする電源切換方法。
17. ユーザからの前記電池に対するリフレッシュの指定を入力し、
    入力されたリフレッシュの指定に基づき、前記電力供給源からの電力の供給を止めることを特徴とする請求項１６記載の電源切換方法。
18. 充放電を行いシステム本体に対して電力を供給する電池を接続可能なコンピュータ装置における電源切換方法であって、
    商用電源に接続されるＡＣアダプタからの電力供給ラインが回路的に切断された状態にて前記電池から前記システム本体に対して電力を供給し、
    電力の供給中に前記電池が取り外された際に、当該電池の充電中に電圧を平滑化するための出力コンデンサから、当該出力コンデンサに貯えられている電力を用いて電力源の電圧降下を抑制した状態で前記ＡＣアダプタからの前記電力供給ラインを回路的に接続させることを特徴とする電源切換方法。
19. 前記電池を充電する充電器の出力コンデンサに電力を蓄え、当該出力コンデンサから前記システム本体に対して電力を供給することにより電力源の電圧降下を抑制することを特徴とする請求項１８記載の電源切換方法。

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