計時回路を備える携帯式電子機器の電力システム
【課題】ＲＴＣ回路のボタン電池を取り除いた携帯式電子機器用の電力システムを提供する。
【解決手段】ＲＴＣ回路２９には、電池セル１０１ｃまたは電池セット１０１から電力が供給されるＬＤＯ１５のいずれかから電力が供給される。スイッチ１１５は常時オンになっている。電池セット１０１の残容量が多い場合はスイッチ１２１がオンになってＬＤＯ１５からＲＴＣ回路に電力を供給する。電池セットの残容量が低下してくるとスイッチ１２１がオフになり切換回路２３が電力源を切り換えてＲＴＣ回路に電池セル１０１ｃから電力を供給する。ＲＴＣ回路の動作電圧が低くても電池セルから電力を供給するためにスイッチ１１５からＲＴＣ回路までの間に電圧レギュレータを設ける必要がない。
【解決手段】ＲＴＣ回路２９には、電池セル１０１ｃまたは電池セット１０１から電力が供給されるＬＤＯ１５のいずれかから電力が供給される。スイッチ１１５は常時オンになっている。電池セット１０１の残容量が多い場合はスイッチ１２１がオンになってＬＤＯ１５からＲＴＣ回路に電力を供給する。電池セットの残容量が低下してくるとスイッチ１２１がオフになり切換回路２３が電力源を切り換えてＲＴＣ回路に電池セル１０１ｃから電力を供給する。ＲＴＣ回路の動作電圧が低くても電池セルから電力を供給するためにスイッチ１１５からＲＴＣ回路までの間に電圧レギュレータを設ける必要がない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯式電子機器において、システム・デバイスとカレンダ時刻を生成する計時回路への電力を共通の電池システムから供給する技術に関し、さらには電池システムの残容量が低下したときに計時回路の機能をできるだけ長い時間維持する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータにはシステムにカレンダ時刻を提供するＲＴＣ（Real Time Clock）といわれる半導体チップが実装されている。通常はＲＴＣチップにシステムの電力源となる電池システムから電力が供給されるが、ＲＴＣチップはカレンダ時刻を生成するため電池システムから電力を供給することができないときにも動作する必要がある。電池システムが電池パックの場合は充電済みの電池パックと交換するためにコンピュータから取り外されることがある。また電池システムは移動先で残容量がゼロになるまで使用されることもある。したがって、ＲＴＣチップには、電池システムとは異なる専用のバックアップ電池からも電力を供給するようにしている。
【０００３】
バックアップ電池としては一般的にマザーボードに実装されたボタン電池のような一次電池が使用される。バックアップ電池はさらにＲＴＣメモリにも電力を供給する。ＲＴＣメモリは、システムが使用するカレンダ時刻、ウェイクアップ時刻の設定およびＢＩＯＳのセット・アップ・データなどを記憶する。ＲＴＣチップは、時間を刻む計時動作をして定期的にＲＴＣメモリが記憶するカレンダ時刻を更新する。ＲＴＣメモリのカレンダ時刻は、ユーザまたはＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバとの同期により初期設定される。
【０００４】
ＲＴＣメモリは電力を停止するだけで記憶内容を消去する必要があるため、通常はＳＲＡＭのような揮発性のメモリで構成されている。したがって、ＢＩＯＳのセット・アップに原因があってコンピュータが起動できないような場合には、電池システムとボタン電池を取り外すことでＲＴＣメモリが記憶するデータを消去することができる。ボタン電池は、筐体を開放しない限り取り外すことができないようになっているので、ユーザが誤って時刻情報やセット・アップ・データを消去してしまうようなことはない。
【０００５】
特許文献１は、ＲＴＣを備える電子機器において、主システムを動作させる主電池でＲＴＣを動作させることにより、従来必要としていたＲＴＣ用の副電池を不要にする発明を開示する。同文献には、主電池の電圧が所定値まで低下したときに不揮発性データを不揮発性記憶手段にセーブする退避処理を行うことが記載されている。また、主システムがシャット・ダウンしたあとに主電池がＲＴＣにだけ電力を供給することが記載されている。
【０００６】
特許文献２は、メイン電池を利用してＲＴＣのバックアップ電池を不要にする発明を開示する。同文献には、メイン電池の電池残量が所定値より低下したときに、携帯機器をスタンバイ・モードで動作させて、ＲＴＣにメイン電池から電力を供給することが記載されている。特許文献３は、直列に接続された電池セルのそれぞれに対して並列に抵抗を含むバイパス回路を設けて、電圧の不均衡が生じた場合にバイパス回路を通じて放電することで不均衡を是正する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４９９９３２号公報
【特許文献２】特開２０００−３５４３３６号公報
【特許文献３】特開平８−１９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および特許文献２の発明は、ＲＴＣ回路の電力源としてシステムに電力供給をするメイン電池を利用し、専用のボタン電池を取り去ることで携帯式電子機器の小型化、軽量化、および低コスト化を実現している。ここで、ＲＴＣチップとＲＴＣメモリで構成された回路を以後ＲＴＣ回路ということにする。ＲＴＣ回路に供給する電力は、携帯式電子機器の通常の動作やユーザの不用意な操作によって停止しないことが望ましい。
【０００９】
近年の携帯式電子機器には、薄型化を実現するために従来の着脱可能な電池パックからハウジングを取り除いて筐体の内部の印刷回路基板に二次電池および制御回路を直接実装したいわゆる組込式電池システムが搭載されている。このような組込式電池システムは電池パックとは異なってユーザが簡単に着脱できないという点ではＲＴＣ回路の電力源に適している。
【００１０】
他方でＲＴＣ回路の電力は、必要に応じてＲＴＣメモリをリセットするためにユーザが停止できるようにしておくことが望ましい。この点で組込式電池システムはボタン電池のようにユーザが取り外すことができないので、ＲＴＣ回路の電力源としては不都合がある。さらに、システム・デバイスの電力源とＲＴＣ回路の電力源を共通の電池システムに統一する場合には、電池システムによるシステム・デバイスの動作可能時間に影響を与えないようにする必要がある。
【００１１】
また、電池システムの残容量が低下したときであってもＲＴＣ回路にはできるだけ長い時間電力を供給できるようにしておく必要がある。さらに、共通の電池システムから電力の供給を受けるＲＴＣ回路はボタン電池から電力の供給を受けていた場合に維持することができた機能にできるだけ近い状態で機能を維持できること望ましい。このとき、共通の電池システムが過放電により安全性が損なわれないようにする必要がある。
【００１２】
特許文献１の発明では、主電池からＤＣ／ＤＣコンバータを経由して主システムとＲＴＣに電力を供給する。主電池には軽負荷になったときに起電力が回復することを期待できるニッケル水素電池を使用している。主システムが主電池の電圧の低下でシャット・ダウンしたあとは起電力が回復するまでの所定の時間、ＤＣ／ＤＣコンバータで主電池の電圧を昇圧してＲＴＣに印加することで、主電池の残容量を主システムが停止する間際まで使用できるようにしている。
【００１３】
しかし、ニッケル水素電池でも製造方法によっては十分に起電力の回復を期待できない場合があり、さらに近年コンピュータに多く使用されているリチウム・イオン電池ではニッケル水素電池ほど起電力の回復が期待できない。そのような場合に特許文献１の発明では、シャット・ダウン後もＲＴＣを動作させるためにＤＣ／ＤＣコンバータを動作させ続ける必要があり、ＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失が発生してＲＴＣに電力を供給できる時間が短くなる。ＤＣ／ＤＣコンバータに代えて軽負荷時の効率がよいリニア・レギュレータ（ＬＤＯ（Low Drop Out））をＲＴＣ専用に設けることで電力損失を低減することもできるが追加的なスペースやコストが必要になる。
【００１４】
さらに、ＲＴＣに電力を供給できる時間を優先的に確保しようとすると、主システムをシャット・ダウンさせる電圧をより高い値に設定する必要があり、主システムに電力を供給できる時間が短くなる。特許文献２の発明では、二次電池からＤＣ／ＤＣコンバータを経由してＣＰＵとＲＴＣに電力を供給するが、特許文献１のシステムと同様にＤＣ／ＤＣコンバータを使用することが前提になっているため同様の課題が生ずる。これまでの携帯式電子機器では複数の電池セルが直列に接続された電池セットから降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータまたはＬＤＯなどの電圧レギュレータを経由してシステム・デバイスおよびＲＴＣ回路に電力を供給し、システムを停止するときはボタン電池から直接ＲＴＣ回路に電力を供給している。
【００１５】
電池セットの電圧が低下してシステムがシャット・ダウンしたときは、電圧レギュレータも動作が停止するために、その後も電池セットからＲＴＣ回路に電力を供給するには、ＲＴＣ回路専用の降圧型の電圧レギュレータを設ける必要がある。したがって、ボタン電池を取り除いても電圧レギュレータのコストや設置スペースが余分に発生する。
【００１６】
さらに電圧レギュレータをなくすために、複数の電池セルを並列に接続した電池セットから昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを経由してシステム・デバイスに電力を供給し、システムがシャット・ダウンしたあとには直接電池セットからＲＴＣ回路に電力を供給することも考えられる。しかし、昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータはコストが高く、さらに、待機中に動作させる一部の負荷に対して軽負荷時に効率がよいＬＤＯを採用することができないという問題が残る。
【００１７】
さらに近年のＲＴＣ回路は、チップ・セットの中に組み込まれることが一般的である。チップ・セットの製造は一層微細化した半導体プロセスで行われ、省電力を図るためにその動作電圧も低下する傾向にある。よって、ＲＴＣ回路の電圧を直列接続された電池セットの端子電圧まで上昇させることはできない。現在の携帯式電子機器においては、システム・デバイスに電力を供給する電池セットをＲＴＣ回路の電力源としても使用するにはこのような多くの課題を解決する必要がある。
【００１８】
そこで本発明の目的は、携帯式電子機器の計時回路とシステム・デバイスに共通の電池システムから電力を供給する電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、電池システムの残容量が低下して計時回路が停止した場合にその機能を維持することが可能な電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、計時回路に対する専用の電圧レギュレータを使用しない電力システムを提供することにある。
【００１９】
さらに本発明の目的は、電池システムによるシステム・デバイスの動作時間に影響を与えない電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、計時回路の動作時間を長く保つことができる電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、印刷回路基板に実装する組込式電池システムを利用した電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的はそのような電力システムを実装する携帯式電子機器および計時回路に対する電力の供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明はカレンダ時刻を生成する計時回路と電池システムを含む携帯式電子機器用の電力システムに関する。第１の電圧レギュレータはシステム・デバイスに電力を供給する。計時回路は第１のクロック回路と第１のクロック回路が生成した時間情報に基づいて更新されるカレンダ時刻を記憶する揮発性の第１のメモリを含む。電池システムは、直列接続の複数の電池セルで構成された電池セットを含み、電池セットから第１の電圧レギュレータに電力を供給することができ、さらにいずれかの電池セルから計時回路に電力を供給することができるように構成されている。
【００２１】
電池セットは直列接続されているため、計時回路に電力を供給する電池セルの起電力は電池セットの端子に現れる起電力より低いが、必ずしも１セル分の起電力を発生する１個または並列接続された複数個の電池セルに限定されない。ただし、ＲＴＣ回路の動作電圧が低い場合には電圧を降下させる際の電力損失をなくすために、最も低い電圧となる１セル分の起電力を発生する電池セルまたは電池セル群であることが望ましい。コントローラは計時回路の電力源を制御する。このような構成を備えることで、システム・デバイスに電力を供給する電池システムから計時回路に電力供給ができようになりボタン電池を取り除くことができる。
【００２２】
計時回路には電池セットではなく電池セットから分岐した電池セルから電力を供給することで、電池セルの出力には電圧レギュレータを設けないで電力を供給することができる。電池システムは、携帯式電子機器に内蔵される印刷回路基板に実装された組込式電池システムとすることができる。組込式電池システムは、ユーザが取り外せないので通常の使用または取り扱い中に電力が停止しないことが要求される計時回路の電源に適している。
【００２３】
この場合、プロセッサは、起動時にＢＩＯＳコードを実行して電池セルから計時回路への電力供給を停止して第１のメモリに記憶されたデータを消去するように構成することができる。このように構成することで、システムの動作が不安定になったような場合に、第１のメモリに記憶されたセット・アップ・データを使用しないでＢＩＯＳが保有するセット・アップ・データを使用して起動することができる。
【００２４】
電力システムはさらに電池セットが印加する電圧を所定値に制御して計時回路に電力を供給する第２の電圧レギュレータと、計時回路に対する電力源を第２の電圧レギュレータと電池セルのいずれかに切り換える切換回路とを備えることができる。そしてコントローラは電池セットの残容量が第１の閾値まで低下したときに第１の電圧レギュレータの動作を停止し、切換回路はいずれかの電池セルの電圧が第１の閾値より小さい第２の閾値まで低下したときに計時回路に対する電力源を第２の電圧レギュレータから電池セルに切り換えるように構成することができる。
【００２５】
その結果、システムの動作が停止しても電池セットが第２の電圧レギュレータに電力を供給できる間は、計時回路に電池セットから電力を供給するため電池セル間の電圧の不均衡を抑制して電池セットの容量を有効に活用することができる。さらに、電池セットから電力が供給できなくなったときは、計時回路に電池セルから電力を供給することができる。
【００２６】
電池システムは第２のクロック回路と第２のメモリを備えコントローラと通信が可能な管理ユニットを備えることができる。計時回路の消費電力は、管理ユニットの消費電力に比べて小さいため、管理ユニットは特定の電池セルだけを第３の閾値まで放電させても十分に安全を確保することができる。したがって、管理ユニットは、電池セットの残容量が第２の閾値まで低下したときに第２の電圧レギュレータに対する電力供給を停止して計時回路に電池セルから電力を供給することができる。そして、電池セットの残容量が第２の閾値より小さい第３の閾値まで低下したときに電池セルから計時回路に対する電力供給を停止するように構成することができる。
【００２７】
第１の電圧レギュレータを重負荷時に効率が高い降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとし、第２の電圧レギュレータを軽負荷時の効率が高いリニア・レギュレータとすることで、システムが停止したあとは電池セットからＲＴＣ回路に効率のよい電力供給をすることができる。第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に管理ユニットはコントローラから第１のメモリが記憶する現在のカレンダ時刻を受け取って第２のメモリに記憶し、さらに第２のクロック回路で第２のメモリが記憶するカレンダ時刻を更新することができる。
【００２８】
第２のクロック回路が消費する電力は極わずかであるため、電池セットの残容量が第３の閾値まで低下して計時回路の動作が停止しも電池システムの残りの容量を利用して管理ユニットがカレンダ時刻を生成することができる。そして、計時回路の電力が復帰した後にコントローラは管理ユニットから第２のメモリに記憶されたカレンダ時刻を受け取って第１のメモリに記憶することができる。このように構成することで、電力が中断した場合でも電力が復帰すれば、計時回路はユーザが初期設定をしなくてもカレンダ時刻を生成することができるようになる。
【００２９】
第１のメモリにはＢＩＯＳのセット・アップ・データを記憶することができる。電力システムはさらに不揮発性メモリを備えることができる。そして第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に管理ユニットはコントローラから第１のメモリが記憶するＢＩＯＳのセット・アップ・データを受け取って不揮発性メモリに記憶し、つぎに、起動する際にプロセッサが不揮発性メモリに記憶されたセット・アップ・データを利用してパワー・オン・セルフ・テストを行うように構成することができる。その結果、計時回路の電力が中断した場合でも携帯式電子機器を中断前のＢＩＯＳのセット・アップ・データを使用して同じ環境で起動することができる。
【００３０】
電池システムは、電池セルのそれぞれに並列に接続された電池セル間の電圧を均等に保つための放電回路を備えることができる。その結果、計時回路に電力を供給する電池セルの電圧が低下したときに、他の電池セルを放電させて電池セル間の電圧を均一に保つことができる。計時回路に電力を供給する電池セルの出力回路に電圧を降下させるための電圧降下素子を含むようにすることができる。その結果、計時回路の半導体プロセスが一層微細化して動作電圧が低下するような場合でも、電圧レギュレータを設けないで電圧降下素子だけで電力供給をすることができる。本発明の電力システムは、電池セットがリチウム・イオン電池で、携帯式電子機器がノートブック型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、または多機能携帯電話のいずれかに適している。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、携帯式電子機器の計時回路とシステム・デバイスに共通の電池システムから電力を供給する電力システムを提供することができた。さらに本発明により、電池システムの残容量が低下して計時回路が停止した場合にその機能を維持することが可能な電力システムを提供することができた。さらに本発明により、計時回路に対する専用の電圧レギュレータを使用しない電力システムを提供することができた。
【００３２】
さらに本発明により、電池システムによるシステム・デバイスの動作時間に影響を与えない電力システムを提供することができた。さらに本発明により、計時回路の動作時間を長く保つことができる電力システムを提供することができた。さらに本発明により、印刷回路基板に実装する組込式電池システムを利用した電力システムを提供することができた。さらに本発明により、そのような電力システムを実装する携帯式電子機器および計時回路に対する電力の供給方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態にかかるノートＰＣの主要な構成を示す概略の機能ブロック図である。
【図２】切換回路の構成を示す図である。
【図３】電力システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】電力システムが図３の手順で動作するときの主要なデバイスの状態を示す図である。
【図５】電力システムの他の動作を説明するフローチャートである。
【図６】電力システムが図５の手順で動作するときの主要なデバイスの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［電力システムの構成］
図１は、ＲＴＣ回路に電力を供給する電力システムを搭載するノートブック型パーソナル・コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）１０の主要な構成を示す機能ブロック図である。ノートＰＣ１０は、携帯式電子機器の一例であり、携帯式コンピュータはタブレット型コンピュータまたは多機能携帯電話とすることもできる。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１は、交流電圧を直流電圧に変換してシステム・デバイスと充電器１３に電力を供給する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１は、ノートＰＣ１０の筐体に内蔵してもよいし、筐体の外部からノートＰＣ１０にプラグで接続するようにしてもよい。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１の出力電圧は本実施の形態では２０Ｖとする。
【００３５】
充電器１３はＡＣ／ＤＣアダプタ１１が接続されているときに組込式電池システム（以下、電池システムという。）１００からの充電要求に応じて動作して電池セット１０１を充電する。ＬＤＯ１５は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または電池システム１００から受け取った電圧を３．３Ｖの電圧に変換して、パワー・マネジメント・コントローラ（ＰＭＣ）２１に電力を供給し、さらに切換回路２３を経由してＲＴＣ回路２９に電力を供給する。ＬＤＯ１５は可変抵抗素子の抵抗値を制御して出力電圧を所定の範囲に維持するが、入力電圧と出力電圧の差は熱として放熱する必要があり、負荷が大きくなると効率が低下するので小さい負荷の電力源に適している。
【００３６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８は降圧型でＰＷＭ制御方式のスイッチング・レギュレータで構成され、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または電池システム１００が印加する電圧を１Ｖ〜５Ｖの範囲で複数の所定の電圧に変換してノートＰＣ１０のパワー・ステートおよびシステム・デバイスの動作電圧に対応できるようになっている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、ＥＣ１９とチップ・セット２５のインターフェース２７に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、複数のスイッチング・レギュレータで構成されＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７が電力を供給しないデバイスまたは機能ブロックに電力を供給する。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８は、ＬＤＯ１５に比べて軽負荷時の効率は低いが重負荷時の効率は高い。図１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８の電力供給先を本発明の説明に必要な範囲で描いているが、実際にはＣＰＵ３７、ＧＰＵ３９、メイン・メモリ４１、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３、およびハードディスク・ドライブ(ＨＤＤ)４５などのシステム・デバイス、充電器１３などの電力デバイス、並びに図示しない排気ファンなどの温度管理デバイスなどにも電力を供給する。
【００３８】
ノートＰＣ１０は、ＡＣＰＩの規格に適合しており、パワー・オン状態（Ｓ０）、サスペンド状態（Ｓ３）、ハイバネーション状態（Ｓ４）、およびパワー・オフ状態（Ｓ５）のいずれかのパワー・ステートに遷移する。サスペンド状態（Ｓ３）、ハイバネーション状態（Ｓ４）、およびパワー・オフ状態（Ｓ５）ではＣＰＵ３７の動作は停止してノートＰＣ１０は停止状態になる。ノートＰＣ１０が停止状態のときに消費する電力を待機電力という。
【００３９】
ＬＤＯ１５は、いずれのパワー・ステートでも電力の供給を受けて動作する。ＬＤＯ１５が停止するのは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１および電池システム１００が取り外されたか、あるいは電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が低下してスイッチ１２１がオフ状態になったときだけである。ＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８は、パワー・ステートに応じて動作が定義された所定のデバイスに電力を供給するように動作する。
【００４０】
パワー・オフ状態ではＬＤＯ１５だけが動作してＰＭＣ２１とＲＴＣ回路２９に電力を供給しており、このときの待機電力は複数のパワー・ステートの中で最も小さい。ＥＣ１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＭＡコントローラ、割り込みコントローラ、およびタイマなどで構成されたマイクロ・コンピュータであり、さらにＡ／Ｄ入力端子、Ｄ／Ａ出力端子、ＳＭバス・ポート、ＳＰＩバス・ポート、およびディジタル入出力端子を備えている。
【００４１】
ＥＣ１９はＣＰＵ３７からは独立して動作し、ノートＰＣ１０に実装されるデバイスに供給する電力をパワー・ステートに応じて制御したり、筐体の内部の温度を管理したりする。ＥＣ１９は、チップ・セット２５またはＰＭＣ２１から、パワー・ステートを遷移させる信号を受け取ったときにＰＭＣ２１に指示してＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作を制御する。ＥＣ１９は、電池システム１００のＭＰＵ１０５と定期的に通信して、電池セット１０１の残容量、充電電圧および充電電流の設定値、ならびに電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧などのデータを受け取る。さらに、ＥＣ１９はＤＣ／ＤＣコンバータ１７の動作が停止する前に、その後ＲＴＣ回路２９の電力が完全に停止してもカレンダ時刻が継続して生成されるように電池システム１００にカレンダ時刻を生成させる。
【００４２】
ＰＭＣ２１は、ＮＡＮＤ回路およびＮＯＲ回路などの論理回路、単体のトランジスタ、および抵抗やコンデンサのような受動素子などで構成されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で製作され、制御回路およびレジスタを含んでいる。ＰＭＣ２１は、ハードウェア回路だけで構成されプロセッサは含まないため消費電力は極わずかである。ＰＭＣ２１には、ＥＣ１９の他に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８の制御回路、ノートＰＣ１０を起動するために押下するパワー・ボタン、およびノートＰＣ１０を起動するために筐体の蓋の開閉を検知するリッド・センサ(いずれも図示しない。)などが接続される。
【００４３】
ＰＭＣ２１は、ＥＣ１９からの指示、パワー・ボタンの押下、またはリッド・センサの動作に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１７の動作を制御し、ＬＤＯ１５の出力に基づいて切換回路２３の動作を制御する。ＰＭＣ２１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または組込式電池システム１００のいずれかから電力の供給を受けている限り動作する。切換回路２３は、ＦＥＴおよびダイオードで構成され、ＲＴＣ回路２９に対する電力源をＬＤＯ１５または電池セル１０１ｃのいずれか一方にＲＴＣ回路２９の動作に影響がでないように無瞬断で切り換える。
【００４４】
切換回路２３は、ＰＭＣ２１からの制御信号によりＬＤＯ１５が電力を供給する間はＬＤＯ１５がＲＴＣ回路２９に対する電力源となり、ＬＤＯ１５が電力の供給を停止したときは電池セル１０１ｃが電力源となるような切り換え動作をする。チップ・セット２５は、ＣＰＵ３７、液晶ディスプレイ装置(ＬＣＤ)が接続されるＧＰＵ３９、メイン・メモリ４１、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３、およびＨＤＤ４５などに対するインターフェース２７とＲＴＣ回路２９を含む。ＲＴＣ回路２９は、ＲＴＣ３３およびＲＴＣメモリ３５で構成されている。ＲＴＣ回路２９は広義にはシステム・デバイスの一部であるが、本明細書では電力供給の対象となるデバイスを説明する便宜のためにシステム・デバイスとは区別して扱うものとする。
【００４５】
ＲＴＣ３３は、水晶発振子と発振回路で構成されシステムが使用するカレンダ時刻を生成するための計時動作をする。カレンダ時刻とは、年、月、日、時、分、秒というようなカレンダ上のある１点の時刻を示す情報をいう。ＲＴＣメモリ３５はＲＴＣ３３の計時動作に基づいて生成されたカレンダ時刻を記憶する揮発性の記憶デバイスである。ＯＳは、ネットワークを通じて取得した標準時刻で定期的にＲＴＣメモリ３５が記憶するカレンダ時刻を補正することができる。
【００４６】
ＲＴＣメモリ３５に記憶されたカレンダ時刻はファイルのタイム・スタンプやスケジュール管理などに利用するためにＯＳに提供される。ＲＴＣメモリ３５には、ＢＩＯＳまたはＯＳが設定したハードウェアの設定状態を示すセット・アップ・データおよびパスワードならびにインテル社のＡＭＴ（Active Management Technology ）に関する設定情報などのデータが格納される。セット・アップ・データは、ノートＰＣ１０が起動した直後にＦ１キーまたはＦ３キーなどの所定のファンクション・キーをユーザが押下してセット・アップ画面を表示し、システム・デバイスの機能を選択したり、その動作をイネーブルまたはディスエーブルに設定したりした結果を示すデータである。
【００４７】
セット・アップ・データは、ノートＰＣ１０を使用しているユーザにとって、最も適切な現在のシステム環境を反映しているので、容易に消失しないようにする必要がある。ＲＴＣ回路２９は切換回路２３を通じて、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または電池セット１０１が電力を供給する間はＬＤＯ１５から電力の供給を受け、いずれも電力の供給をすることができないときは放電を停止する必要がある電圧に低下するまで電池セル１０１ｃから電力の供給を受ける。
【００４８】
チップ・セット２５には、ＣＰＵ３７、ＧＰＵ３９、メイン・メモリ４１、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３、およびＨＤＤ４５などが接続されている。ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３に格納されているＢＩＯＳコードには、ノートＰＣ１０が起動してＰＯＳＴ（Power On Self Test）が実行される間に、ハードウェアの設定をするセット・アップ・コードが格納されている。セット・アップ・コードは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１を取り外し、スイッチ１２１をオフ状態にして電池セット１０１からＬＤＯ１５への電力供給を停止した状態でＲＴＣ回路２９に電池セル１０１ｃから電力を供給しているときに、スイッチ１１５およびスイッチ１１７をオフ状態にして、ＲＴＣ回路２９に対する電力を完全に停止するためのコードを含む。
【００４９】
ノートＰＣ１０の動作が不安定になったり、システムを大規模に変更したりするような場合にはＲＴＣメモリ３５に記憶されていたセット・アップ・データを消去して、ＢＩＯＳが保有するディフォルトのセット・アップ情報で起動することがある。ノートＰＣ１０を起動したときにユーザがセット・アップ画面を表示し、ＲＴＣメモリ３５のデータを消去してリセットするための設定をすると、ＣＰＵ３７はＢＩＯＳコードを実行してＥＣ１９を通じて、ＬＤＯ１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７およびＤＣ／ＤＣコンバータ１８を停止させ、さらにＭＰＵ１０５にスイッチ１１５、１１７をオフ状態にするように指示する。
【００５０】
あるいは、ＣＰＵ３７はＲＴＣ回路２９のリセット端子をローに遷移させてもよい。ＢＩＯＳは、ＲＴＣメモリ３５が記憶するセット・アップ・データを消去するときは、自らが保有するディフォルトのセット・アップ・データを使ってＰＯＳＴを実行する。なお、ＲＴＣメモリ３５のリセットのためにノートＰＣ１０の筐体に細長い棒で押下する機械的なスイッチを設けて、スイッチ１１５、１１７を操作するようにしてもよい。
【００５１】
電池システム１００は、主として電池セット１０１、アナログ・インターフェース回路（ＡＦＥ）１０３、およびＭＰＵ１０５などで構成された素子が印刷回路基板に実装されており、ノートＰＣ１０の筐体内部に収納される。一般のユーザは印刷回路基板に実装された状態の電池システム１００を入手することができず、さらに電池システム１００を交換するにはネジを外して筐体を開放し、配線を外す必要があるため専門的な知識を必要とする。したがって、一般のユーザは電池システム１００を交換することができないと考えてよい。この特徴は、電池システム１００は容易に外されない保証があるという点で、ＲＴＣ回路２９の電力源に適していることを意味する。
【００５２】
電池セット１０１は、直列に接続された３個または４個のリチウム・イオンの電池セル１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃで構成されている。各電池セルは、複数の電池セルが並列に接続された構成であってもよい。３個の電池セル１０１ａ〜１０１ｃが直列接続されると、電池セット１０１の出力電圧が満充電の直後には１２．６Ｖまで上昇し、放電に伴って出力電圧が低下する。そして出力電圧が９Ｖまで低下するとシステム・デバイスに対する電力を停止し、８．１Ｖまで低下すると電池セット１０１としての放電を停止してＲＴＣ回路２９に電池セル１０１ｃから電力を供給し、７．５Ｖまで低下すると電池システム１００から外部に対する電力供給は一切停止する。
【００５３】
本発明においては、ＲＴＣ回路２９に対する電力供給をできるだけ持続させ、電池システム１００が完全に出力を停止したのちは、ＲＴＣ回路２９の電力が復帰するまで電池システム１００がＲＴＣ回路２９に代わってカレンダ時刻を生成する。ＡＦＥ１０３は、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの各両端およびセンス抵抗１２１の両端の電位差を測定してディジタル値に変換しＭＰＵ１０５に送る。ＡＦＥ１０３はさらにスイッチ１１５、１１７、１２１の制御回路に接続され、電池システム１００に異常が発生したときにＭＰＵ１０５からの指示でそれらをオフ状態にする。スイッチ１１５、１１７、１２１にはＭＯＳ型ＦＥＴを採用することができる。
【００５４】
ＡＦＥ１０３は、センス抵抗１２１の電位差から電池セット１０１に流れる充電電流および放電電流を計算してディジタル値に変換しＭＰＵ１０５に送る。ＡＦＥ１０３は、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの各電圧が相互間で所定値以上の差がでた場合に、電圧の高い電池セルだけ放電して電池セル間の電圧の均一化を図るバイパス放電回路１０４ａ〜１０４ｃを備えている。バイパス放電回路１０４ａ〜１０４ｃは、直列に接続されたスイッチと抵抗で構成され各電池セルの両端に接続される。ＡＦＥ１０３は、定期的に電池セル間の電圧差を測定して電圧が高い電池セルのバイパス放電回路１０４ａ〜１０４ｃを動作させる。
【００５５】
ＭＰＵ１０５は、ＣＰＵ１０７、ＲＡＭ１０９、タイマ１１１およびＥＥＰＲＯＭ１１３を１個のパッケージの中に備えた集積回路である。ＭＰＵ１０５は、ＡＦＥ１０３から送られた電圧および電流に基づいて充電量や放電量を測定し残容量を計算する。ＭＰＵ１０５はまた、過電流保護機能、過電圧保護機能（過充電保護機能ともいう）および低電圧保護機能（過放電保護機能ともいう。）を備え、ＡＦＥ１０３から受け取った電圧値や電流値から異常を検出した場合に、ＡＦＥ１０３を通じてスイッチ１１５、１１７、１２１を制御する。
【００５６】
ＡＦＥ１０３およびＭＰＵ１０５は、ともに電池セット１０１から電力の供給を受けて動作する。ＭＰＵ１０５は、ＲＴＣ回路２９のすべての電力が停止している間に、タイマ１１１を動作させてその前にＲＴＣメモリ３５から受け取ったカレンダ時刻に基づいてさらにカレンダ時刻を生成し、ＲＴＣ回路２９の電力が復帰したときにカレンダ時刻をＲＴＣメモリ３５に送ることができる。ＭＰＵ１０５は、スイッチ１１５を常時はオン状態に制御し、ＲＴＣ回路２９をリセットするときおよび異常時にオフ状態に制御する。
【００５７】
スイッチ１１７と電圧降下素子１１９は直列に接続されて、スイッチ１１５に対するバイパス回路を構成している。電圧降下素子１１９は、ダイオード、抵抗、またはトランジスタなどの素子で電池セル１０１ｃの電圧が高いときにＲＴＣ回路２９の動作に適合する範囲まで電圧を降下させる。電圧降下素子１１９は、ＬＤＯ１５のように電圧を調整する機能を備える必要はない。ＭＰＵ１０５は、電池セル１０１ｃの電圧がＲＴＣ回路２９の動作電圧に対する許容値を超えるような場合は、許容値に低下するまでスイッチ１１５をオフ状態にしてスイッチ１１７をオン状態にする。ＭＰＵ１０５は、電池セル１０１ｃの電圧がＲＴＣ回路２９の許容値まで低下したときに、スイッチ１１５をオン状態にしてスイッチ１１７をオフ状態にする。なお、ＭＰＵ１０５とＡＦＥ１０３を含めて電池管理ユニット（ＢＭＵ）１０４ということにする。
【００５８】
〔切換回路の構成〕
図２は、切換回路２３の構成を示す図である。切換回路２３は、ＬＤＯ１５が電力の供給が可能な間はＲＴＣ回路２９に対する電力源をＬＤＯ１５に切り換え、電池セット１０１の電圧が低下してＬＤＯ１５が出力を停止する際に電力源を電池セル１０１ｃに切り換える回路である。切換回路２３は、ｐチャネル型のＦＥＴ５１とｎチャネル型のＦＥＴ５３とダイオード５５で構成されている。ＦＥＴ５１のソースは、スイッチ１１５を経由して電池セル１０１ｃに接続され、ドレインはＲＴＣ回路２９に接続される。ダイオード５５のアノードはＦＥＴ５１のソースに接続されカソードはＲＴＣ回路２９に接続される。ＦＥＴ５３のドレインはＬＤＯ１５に接続され、ソースはＲＴＣ回路２９に接続される。
【００５９】
ＦＥＴ５１とＦＥＴ５３のゲートには、ＰＭＣ２１から電圧が印加される。ＰＭＣ２１から電圧の印加または停止で、ＦＥＴ５１とＦＥＴ５３は反転動作をする。ＰＭＣ２１がＦＥＴ５１、５３のゲートに電圧を印加している間は、ＦＥＴ５３がオンでＦＥＴ５１がオフになる。ＢＭＵ１０４は電池セル１０１ｃの残容量が低下して放電できない状態になるまでスイッチ１１５をオン状態に維持する。この間、電池セル１０１ｃからダイオード５５を経由してＲＴＣ回路２９に電力を供給することができるが、ＬＤＯ１５の出力電圧が高いのでＬＤＯ１５が電力を供給している間は、ＲＴＣ回路２９にはＬＤＯ１５から電力が供給される。
【００６０】
いずれかの電池セット１０１ａ〜１０１ｃの電圧が低下してＢＭＵ１０４がスイッチ１２１をオフ状態にするとＬＤＯ１５の出力は停止し、ＰＭＣ２１の動作も停止してＦＥＴ５１、５３のゲート電圧も低下する。その結果、ＦＥＴ５１がオン状態に移行しＦＥＴ５３がオフ状態に移行する。切り換えの間はＬＤＯ１５の電圧が下がるとＦＥＴ５１がオン状態に移行するまでの時間は、ダイオード５５を通じて電流が流れるのでＲＴＣ回路２９への電力供給は維持される。ＬＤＯ１５の出力が復帰したときは、ＰＭＣ２１がＦＥＴ５１、５３のゲートに電圧を印加し、切り換えの瞬間はダイオード５５を経由して電流が流れることでＲＴＣ回路２９への電力供給が瞬断することはない。
【００６１】
〔電力システムの動作〕
つぎに、図１で説明した電力システムがＲＴＣ回路に電力を供給する方法を図３のフローチャートに基づいて説明する。図４は、電力システムが動作するときの、主要なデバイスの動作状態を示す図である。ブロック２０１では、ノートＰＣ１０がパワー・オン状態で動作している。いま、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１が接続されて充電器１３が動作し電池セット１０１は満充電状態になっているものとする。
【００６２】
ＢＭＵ１０４は、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が所定値以上あるのでスイッチ１１５、１２１をオン状態にし、スイッチ１１７をオフ状態にしてＡＣ／ＤＣアダプタ１１が外されたときにＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８に電力を供給できるように待機している。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１の出力電圧は電池セット１０１の出力電圧よりも高いため、ＬＤＯ１５とＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８はＡＣ／ＤＣアダプタ１１から電力の供給を受けて動作し、切換回路２３はＲＴＣ回路２９の電力源をＬＤＯ１５に切り換えている。ＬＤＯ１５の一次側には約１ｍＡの電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の一次側には約３０ｍＡの電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の一次側には約１Ａの電流が流れる。また、ＲＴＣ回路２９には、３μＡ〜６μＡの電流が流れる。
【００６３】
ブロック２０３では、モバイル状態で使用するためにＡＣ／ＤＣアダプタ１１が取り外され、ノートＰＣ１０の電力源は電池システム１００だけになる。電池セット１０１は、ＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８に電力を供給し、次第に残容量が低下して電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が低下する。ＯＳは、ＥＣ１９から定期的に電池セット１０１の残容量のデータを受け取る。
【００６４】
ブロック２０５でＯＳは、電池セット１０１の残容量が閾値Ａまで低下するとパワー・ステートをハイバネーション状態に遷移させるために実行中のプログラムに対してすべてのプロセスを停止させてメイン・メモリ４１のデータをＨＤＤ４５に退避させるように要求する。閾値Ａは、突然システムが停止することにより実行中のプログラムやデータに影響がでることを防ぐためにプログラム動作の視点からＯＳが提供する。一例としてＯＳは閾値Ａとしてディフォルトで満充電容量に対して５％を設定する。
【００６５】
チップ・セット２５はＯＳからハイバネーション状態へ遷移する準備が完了したことの通知を受け取ると、ＥＣ１９を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１８を停止させる。ブロック２０７でノートＰＣ１０はハイバネーション状態に遷移する。その後、再起動するときには退避したデータをＨＤＤ４５からメイン・メモリ４１にロードして、ハイバネーション状態に遷移する直前のプログラムの実行状態に復帰することができる。ハイバネーション状態が継続するとＬＤＯ１５とＤＣ／ＤＣコンバータ１７に対する電力供給で電池セット１０１は放電を続けてさらに残容量が低下する。
【００６６】
リチウム・イオン電池は電池セルの電圧が３．０Ｖより低下した状態で放電を継続すると急激に電圧が低下するために、システム・デバイスへの電力供給はその前に停止することが望ましい。ブロック２０９でＥＣ１９はＭＰＵ１０５からデータを受け取って、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧または電池セット１０１の残容量が閾値Ｂまで低下したか否かを判断する。閾値Ｂは、ユーザに残容量がゼロでシステムの動作を停止する必要があることを表示する値で、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧に対して３．０Ｖを設定するかあるいは電池セット１０１の残容量に対して５００ｍＷｈを設定することができる。
【００６７】
電池セット１０１の残容量が閾値Ｂまで低下したと判断したＥＣ１９は、ブロック２１１でＲＴＣメモリ３５に記憶されているデータをＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３のデータ領域、ＥＣ１９に内蔵されたＥＥＰＲＯＭまたはＭＰＵ１０５に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１１３に退避する。なお、ＲＴＣメモリ３５に記憶されているデータの退避処理は、ブロック２０５、２０７でハイバネーション状態へ移行する際に実行してもよい。つづいてブロック２１３でＥＣ１９は、ＲＴＣメモリ３５から現在のカレンダ時刻を取得してＭＰＵ１０５に送り、カレンダ時刻の生成を開始するように指示する。ＥＣ１９から指示を受けたＣＰＵ１０７は、ＲＡＭ１０９に受け取ったカレンダ時刻を記憶し、さらに、タイマ１１１を動作させて所定の周期でＲＡＭ１０９のカレンダ時刻を更新させる。
【００６８】
その結果、ＭＰＵ１０５はこれ以降、電池セット１０１の残量量が閾値Ｂを越えてＥＣ１９からカレンダ時刻の生成を中止する指示を受けるまでＲＴＣ回路２９と並行してカレンダ時刻を生成する。つぎにブロック２１５でＥＣ１９は、ＰＭＣ２１に指示してＤＣ／ＤＣコンバータ１７を停止させる。これ以後システム・デバイスへの電力供給は完全に停止し、電池セット１０１はＢＭＵ１０４とＬＤＯ１５にだけ電力を供給する。この状態が継続すると、電池セット１０１は放電を続けてさらに残容量が低下する。
【００６９】
ブロック２１７でＭＰＵ１０５は、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧または電池セット１０１の残容量が閾値Ｃまで低下したか否かを判断する。閾値Ｃは、電池システム１００が電池セット１０１としての電力供給を完全に停止する値で、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧に対して２．７Ｖを設定するかあるいは電池セット１０１の残容量に対して１００ｍＷｈを設定することができる。
【００７０】
閾値Ｂは、ユーザが使用できる残容量の最低値という意義を備えるが、閾値Ｃは安全上または電池セットの再使用の視点から電池システム１００が出力を停止する必要がある値としての意義を備える。電池セット１０１の残容量が閾値Ｃまで低下したと判断したＭＰＵ１０５は、ブロック２１９でスイッチ１２１をオフ状態にしてＬＤＯ１５に対する電力供給を停止する。ＬＤＯ１５の出力が停止するとブロック２２１で切換回路２３は、ＲＴＣ回路２９の電力源を電池セル１０１ｃに切り換える。電池セット１０１の残量量が閾値Ｂに低下するまで、ＲＴＣ回路２９にはＬＤＯ１５から電力が供給されるため電池セル１０１ｃに負担はかからないようになっている。
【００７１】
このときＭＰＵ１０５は、電池セル１０１ｃの電圧がＲＴＣ回路２９の動作電圧よりも高い場合は、スイッチ１１５をオフ状態にしてスイッチ１１７をオン状態にし、電圧降下素子１１９で電圧を低下させてから切換回路２３に電力を供給する。この状態が継続すると、電池セット１０１は放電を続けて電圧がさらに低下する。電池セル１０１ａ〜１０１ｃ間の電圧が不均衡になった場合は、ＡＦＥ１０３は電圧の高い電池セルを放電させて均衡を図る。
【００７２】
ブロック２２３でＭＰＵ１０５は、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧または電池セット１０１の残容量が閾値Ｄまで低下したか否かを判断する。通常であれば、電池セル１０１ｃが最も電圧が低下しているがＭＰＵ１０５はすべての電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧を判断する。閾値Ｄは、電池セル１０１ｃからＲＴＣ回路２９に対する放電を停止する値で、電池セル１０１ｃの電圧に対して２．５Ｖを設定するかあるいは電池セット１０１の残容量に対して０ｍＷｈを設定することができる。閾値Ｄは、電池システム１００がいかなる単位であっても外部に対する一切の放電を停止することで、システムがハングアップして急激に再使用できない電圧まで放電したり危険な状態に陥ったりすることを防ぐ意義を有する。
【００７３】
電池セット１０１の残容量が閾値Ｄまで低下したと判断したＢＭＵ１０４は、ブロック２２５でスイッチ１１５およびスイッチ１１７をオフ状態にしてＲＴＣ回路２９に対する電力供給を停止する。ＲＴＣ回路２９の電力が停止した結果、ブロック２２７では、ＲＴＣの動作が停止し、さらにＲＴＣメモリ３５が記憶するカレンダ時刻およびＢＩＯＳのセット・アップ・データなどが消失する。しかし、ブロック２１５でシステム・デバイスに対する電力が完全に停止した後もＲＴＣ回路２９には電池システム１００によってこの時点まで電力を供給することができたことになる。
【００７４】
電池セット１０１の残容量が閾値Ｂに到達することでＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８が停止しているにもかかわらず、閾値Ｄに到達するまで電池セル１０１ｃから直接ＲＴＣ回路２９に電力を供給できるのは、ＲＴＣ回路２９の消費電力が小さいために、ＢＭＵ１０４が電池セル１０１ｃを再使用できるように安全を確保した制御ができるからである。電池セット１０１の残容量が閾値Ｄに到達すると、ＭＰＵ１０５はクロック周波数を低下したりサンプリング周期を低下したりして省電力モードで動作する。ＢＭＵ１０４に流れる電流は、ブロック２２９以前の通常モードでは４００μＡ程度であるが、省電力モードでは２０μＡ程度まで低下する。
【００７５】
これ以降電池システム１００は、システムには一切電力を供給できないがＢＭＵ１０４はさらに動作をしてカレンダ時刻の生成を継続する。この状態が継続すると、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧はさらに低下する。ブロック２２９でＢＭＵ１０４はいずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が、閾値Ｅまで低下したか否かを判断する。閾値Ｅは電池セット１０１の安全を確保したり、再使用を保証したりする値で電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧に対して２．５Ｖから１．３Ｖまでの範囲で電池メーカが設定することができる。
【００７６】
いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が閾値Ｅまで低下したと判断すると、ブロック２３１でＢＭＵ１０４は動作を停止して、それ以降は充電器１３が充電しようとしても電池セット１０１が交換されない限り動作しない。その結果、ブロック２３３ではＲＡＭ１０９に記憶されたカレンダ時刻が消失する。その後、電池セット１０１または電池システム１００全体を交換してノートＰＣ１０を起動したときは、ＢＩＯＳは最初にＲＴＣメモリ３５からＢＩＯＳのセット・アップ・データを読み取ろうとする。
【００７７】
ＢＩＯＳはＲＴＣメモリ３５からセット・アップ・データを読み取ることができないときは、ＢＩＯＳが保有するセット・アップ・データを使用してＰＯＳＴを実行することもできる。ブロック２２９で、いずれの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧も閾値Ｅまで低下していないときは、ブロック２３５でＡＣ／ＤＣアダプタ１１を接続することで、ノートＰＣ１０の起動が可能になる。
【００７８】
ブロック２３７でＥＣ１９はＰＯＳＴの間にＭＰＵ１０５からカレンダ時刻を受け取りＲＴＣメモリ３５に記憶してＲＴＣ３３にＲＴＣメモリ３５に記憶されたカレンダ時刻を更新するように指示する。それ以後は、ＲＴＣ３３がＲＴＣメモリ３５のカレンダ時刻を更新する。ブロック２３９でＥＣ１９は、ＲＴＣメモリ３５のデータが消失しているときは、ブロック２１１で不揮発性メモリに記憶したセット・アップ・データをＲＴＣメモリ３５に記憶する。それ以後ＢＩＯＳは起動のたびにＲＴＣメモリ３５からセット・アップ・データを読み取ることができる。
【００７９】
つぎに電力システムの他の動作を図５のフローチャートおよび図６のデバイスの状態説明図を参照して説明する。図５の手順では図３に対応する手順は、図３のブロックを参照して説明を省略する。ブロック３０１、ブロック３０３の手順は、それぞれブロック２０１、ブロック２０３の手順に対応する。図５の手順では、図３のブロック２０５、２０７の手順を省略することができる。ブロック３０９の手順は、ブロック２０９の手順に対応する。図５の手順では、図３のブロック２１１、ブロック２１３の手順に対応する処理はしない。ブロック３１５では、ＥＣ１９はＯＳに電池セット１０１の残容量が少なくなったことを通知する。
【００８０】
ＯＳは、ユーザにまもなくシステムが停止することを知らせて終了動作を促すか、あるいは、ブロック２０７と同様にしてハイバネーション状態に移行したりシステムを終了させたりする。ＥＣ１９は、ＯＳからシステムを停止する通知を受け取ると、ＰＭＣ２１を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８の動作を停止する。その結果、ＬＤＯ１５の負荷であるＰＭＣ２１とＲＴＣ回路２９だけが電池セット１０１から電力の供給を受けて動作する。ブロック３１７からブロック３２７までの手順はブロック２１７からブロック２２７までの手順にそれぞれ対応する。ブロック３２８では、ＲＴＣ回路２９が生成していたカレンダ時刻とＲＴＣメモリ３５が記憶していたデータが消失する。このときＢＭＵ１０４は省電力モードで動作するが、ＭＰＵ１０５は図３のブロック２１３のようにカレンダ時刻の生成をしないので従来どおりの動作をする。
【００８１】
図５の手順では、電池システム１００は、タイマ１１１によるカレンダ時刻の生成をしないので、ノートＰＣ１０を長期間保管しておくような場合に、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が閾値Ｅに到達するまでの時間を長くすることができる。図３の手順と図５の手順はＢＩＯＳのセット・アップ画面で切り換えるようにしておき、出荷前の比較的長い期間ノートＰＣ１０を倉庫に保管しておくような場合に図５の手順を採用し、ユーザが使用を開始する際には図３の手順を採用するようにしてもよい。
【００８２】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００８３】
１０…ノートＰＣ
１９…エンベデッド・コントローラ（ＥＣ）
２１…パワー・マネジメント・コントローラ
２５…チップ・セット
２９…ＲＴＣ回路
１００…組込式電池システム
１０１…電池セット
１０１ａ〜１０１ｃ…電池セル
１０４…電池管理ユニット(ＢＭＵ)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯式電子機器において、システム・デバイスとカレンダ時刻を生成する計時回路への電力を共通の電池システムから供給する技術に関し、さらには電池システムの残容量が低下したときに計時回路の機能をできるだけ長い時間維持する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータにはシステムにカレンダ時刻を提供するＲＴＣ（Real Time Clock）といわれる半導体チップが実装されている。通常はＲＴＣチップにシステムの電力源となる電池システムから電力が供給されるが、ＲＴＣチップはカレンダ時刻を生成するため電池システムから電力を供給することができないときにも動作する必要がある。電池システムが電池パックの場合は充電済みの電池パックと交換するためにコンピュータから取り外されることがある。また電池システムは移動先で残容量がゼロになるまで使用されることもある。したがって、ＲＴＣチップには、電池システムとは異なる専用のバックアップ電池からも電力を供給するようにしている。
【０００３】
バックアップ電池としては一般的にマザーボードに実装されたボタン電池のような一次電池が使用される。バックアップ電池はさらにＲＴＣメモリにも電力を供給する。ＲＴＣメモリは、システムが使用するカレンダ時刻、ウェイクアップ時刻の設定およびＢＩＯＳのセット・アップ・データなどを記憶する。ＲＴＣチップは、時間を刻む計時動作をして定期的にＲＴＣメモリが記憶するカレンダ時刻を更新する。ＲＴＣメモリのカレンダ時刻は、ユーザまたはＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバとの同期により初期設定される。
【０００４】
ＲＴＣメモリは電力を停止するだけで記憶内容を消去する必要があるため、通常はＳＲＡＭのような揮発性のメモリで構成されている。したがって、ＢＩＯＳのセット・アップに原因があってコンピュータが起動できないような場合には、電池システムとボタン電池を取り外すことでＲＴＣメモリが記憶するデータを消去することができる。ボタン電池は、筐体を開放しない限り取り外すことができないようになっているので、ユーザが誤って時刻情報やセット・アップ・データを消去してしまうようなことはない。
【０００５】
特許文献１は、ＲＴＣを備える電子機器において、主システムを動作させる主電池でＲＴＣを動作させることにより、従来必要としていたＲＴＣ用の副電池を不要にする発明を開示する。同文献には、主電池の電圧が所定値まで低下したときに不揮発性データを不揮発性記憶手段にセーブする退避処理を行うことが記載されている。また、主システムがシャット・ダウンしたあとに主電池がＲＴＣにだけ電力を供給することが記載されている。
【０００６】
特許文献２は、メイン電池を利用してＲＴＣのバックアップ電池を不要にする発明を開示する。同文献には、メイン電池の電池残量が所定値より低下したときに、携帯機器をスタンバイ・モードで動作させて、ＲＴＣにメイン電池から電力を供給することが記載されている。特許文献３は、直列に接続された電池セルのそれぞれに対して並列に抵抗を含むバイパス回路を設けて、電圧の不均衡が生じた場合にバイパス回路を通じて放電することで不均衡を是正する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４９９９３２号公報
【特許文献２】特開２０００−３５４３３６号公報
【特許文献３】特開平８−１９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および特許文献２の発明は、ＲＴＣ回路の電力源としてシステムに電力供給をするメイン電池を利用し、専用のボタン電池を取り去ることで携帯式電子機器の小型化、軽量化、および低コスト化を実現している。ここで、ＲＴＣチップとＲＴＣメモリで構成された回路を以後ＲＴＣ回路ということにする。ＲＴＣ回路に供給する電力は、携帯式電子機器の通常の動作やユーザの不用意な操作によって停止しないことが望ましい。
【０００９】
近年の携帯式電子機器には、薄型化を実現するために従来の着脱可能な電池パックからハウジングを取り除いて筐体の内部の印刷回路基板に二次電池および制御回路を直接実装したいわゆる組込式電池システムが搭載されている。このような組込式電池システムは電池パックとは異なってユーザが簡単に着脱できないという点ではＲＴＣ回路の電力源に適している。
【００１０】
他方でＲＴＣ回路の電力は、必要に応じてＲＴＣメモリをリセットするためにユーザが停止できるようにしておくことが望ましい。この点で組込式電池システムはボタン電池のようにユーザが取り外すことができないので、ＲＴＣ回路の電力源としては不都合がある。さらに、システム・デバイスの電力源とＲＴＣ回路の電力源を共通の電池システムに統一する場合には、電池システムによるシステム・デバイスの動作可能時間に影響を与えないようにする必要がある。
【００１１】
また、電池システムの残容量が低下したときであってもＲＴＣ回路にはできるだけ長い時間電力を供給できるようにしておく必要がある。さらに、共通の電池システムから電力の供給を受けるＲＴＣ回路はボタン電池から電力の供給を受けていた場合に維持することができた機能にできるだけ近い状態で機能を維持できること望ましい。このとき、共通の電池システムが過放電により安全性が損なわれないようにする必要がある。
【００１２】
特許文献１の発明では、主電池からＤＣ／ＤＣコンバータを経由して主システムとＲＴＣに電力を供給する。主電池には軽負荷になったときに起電力が回復することを期待できるニッケル水素電池を使用している。主システムが主電池の電圧の低下でシャット・ダウンしたあとは起電力が回復するまでの所定の時間、ＤＣ／ＤＣコンバータで主電池の電圧を昇圧してＲＴＣに印加することで、主電池の残容量を主システムが停止する間際まで使用できるようにしている。
【００１３】
しかし、ニッケル水素電池でも製造方法によっては十分に起電力の回復を期待できない場合があり、さらに近年コンピュータに多く使用されているリチウム・イオン電池ではニッケル水素電池ほど起電力の回復が期待できない。そのような場合に特許文献１の発明では、シャット・ダウン後もＲＴＣを動作させるためにＤＣ／ＤＣコンバータを動作させ続ける必要があり、ＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失が発生してＲＴＣに電力を供給できる時間が短くなる。ＤＣ／ＤＣコンバータに代えて軽負荷時の効率がよいリニア・レギュレータ（ＬＤＯ（Low Drop Out））をＲＴＣ専用に設けることで電力損失を低減することもできるが追加的なスペースやコストが必要になる。
【００１４】
さらに、ＲＴＣに電力を供給できる時間を優先的に確保しようとすると、主システムをシャット・ダウンさせる電圧をより高い値に設定する必要があり、主システムに電力を供給できる時間が短くなる。特許文献２の発明では、二次電池からＤＣ／ＤＣコンバータを経由してＣＰＵとＲＴＣに電力を供給するが、特許文献１のシステムと同様にＤＣ／ＤＣコンバータを使用することが前提になっているため同様の課題が生ずる。これまでの携帯式電子機器では複数の電池セルが直列に接続された電池セットから降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータまたはＬＤＯなどの電圧レギュレータを経由してシステム・デバイスおよびＲＴＣ回路に電力を供給し、システムを停止するときはボタン電池から直接ＲＴＣ回路に電力を供給している。
【００１５】
電池セットの電圧が低下してシステムがシャット・ダウンしたときは、電圧レギュレータも動作が停止するために、その後も電池セットからＲＴＣ回路に電力を供給するには、ＲＴＣ回路専用の降圧型の電圧レギュレータを設ける必要がある。したがって、ボタン電池を取り除いても電圧レギュレータのコストや設置スペースが余分に発生する。
【００１６】
さらに電圧レギュレータをなくすために、複数の電池セルを並列に接続した電池セットから昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを経由してシステム・デバイスに電力を供給し、システムがシャット・ダウンしたあとには直接電池セットからＲＴＣ回路に電力を供給することも考えられる。しかし、昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータはコストが高く、さらに、待機中に動作させる一部の負荷に対して軽負荷時に効率がよいＬＤＯを採用することができないという問題が残る。
【００１７】
さらに近年のＲＴＣ回路は、チップ・セットの中に組み込まれることが一般的である。チップ・セットの製造は一層微細化した半導体プロセスで行われ、省電力を図るためにその動作電圧も低下する傾向にある。よって、ＲＴＣ回路の電圧を直列接続された電池セットの端子電圧まで上昇させることはできない。現在の携帯式電子機器においては、システム・デバイスに電力を供給する電池セットをＲＴＣ回路の電力源としても使用するにはこのような多くの課題を解決する必要がある。
【００１８】
そこで本発明の目的は、携帯式電子機器の計時回路とシステム・デバイスに共通の電池システムから電力を供給する電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、電池システムの残容量が低下して計時回路が停止した場合にその機能を維持することが可能な電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、計時回路に対する専用の電圧レギュレータを使用しない電力システムを提供することにある。
【００１９】
さらに本発明の目的は、電池システムによるシステム・デバイスの動作時間に影響を与えない電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、計時回路の動作時間を長く保つことができる電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、印刷回路基板に実装する組込式電池システムを利用した電力システムを提供することにある。さらに本発明の目的はそのような電力システムを実装する携帯式電子機器および計時回路に対する電力の供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明はカレンダ時刻を生成する計時回路と電池システムを含む携帯式電子機器用の電力システムに関する。第１の電圧レギュレータはシステム・デバイスに電力を供給する。計時回路は第１のクロック回路と第１のクロック回路が生成した時間情報に基づいて更新されるカレンダ時刻を記憶する揮発性の第１のメモリを含む。電池システムは、直列接続の複数の電池セルで構成された電池セットを含み、電池セットから第１の電圧レギュレータに電力を供給することができ、さらにいずれかの電池セルから計時回路に電力を供給することができるように構成されている。
【００２１】
電池セットは直列接続されているため、計時回路に電力を供給する電池セルの起電力は電池セットの端子に現れる起電力より低いが、必ずしも１セル分の起電力を発生する１個または並列接続された複数個の電池セルに限定されない。ただし、ＲＴＣ回路の動作電圧が低い場合には電圧を降下させる際の電力損失をなくすために、最も低い電圧となる１セル分の起電力を発生する電池セルまたは電池セル群であることが望ましい。コントローラは計時回路の電力源を制御する。このような構成を備えることで、システム・デバイスに電力を供給する電池システムから計時回路に電力供給ができようになりボタン電池を取り除くことができる。
【００２２】
計時回路には電池セットではなく電池セットから分岐した電池セルから電力を供給することで、電池セルの出力には電圧レギュレータを設けないで電力を供給することができる。電池システムは、携帯式電子機器に内蔵される印刷回路基板に実装された組込式電池システムとすることができる。組込式電池システムは、ユーザが取り外せないので通常の使用または取り扱い中に電力が停止しないことが要求される計時回路の電源に適している。
【００２３】
この場合、プロセッサは、起動時にＢＩＯＳコードを実行して電池セルから計時回路への電力供給を停止して第１のメモリに記憶されたデータを消去するように構成することができる。このように構成することで、システムの動作が不安定になったような場合に、第１のメモリに記憶されたセット・アップ・データを使用しないでＢＩＯＳが保有するセット・アップ・データを使用して起動することができる。
【００２４】
電力システムはさらに電池セットが印加する電圧を所定値に制御して計時回路に電力を供給する第２の電圧レギュレータと、計時回路に対する電力源を第２の電圧レギュレータと電池セルのいずれかに切り換える切換回路とを備えることができる。そしてコントローラは電池セットの残容量が第１の閾値まで低下したときに第１の電圧レギュレータの動作を停止し、切換回路はいずれかの電池セルの電圧が第１の閾値より小さい第２の閾値まで低下したときに計時回路に対する電力源を第２の電圧レギュレータから電池セルに切り換えるように構成することができる。
【００２５】
その結果、システムの動作が停止しても電池セットが第２の電圧レギュレータに電力を供給できる間は、計時回路に電池セットから電力を供給するため電池セル間の電圧の不均衡を抑制して電池セットの容量を有効に活用することができる。さらに、電池セットから電力が供給できなくなったときは、計時回路に電池セルから電力を供給することができる。
【００２６】
電池システムは第２のクロック回路と第２のメモリを備えコントローラと通信が可能な管理ユニットを備えることができる。計時回路の消費電力は、管理ユニットの消費電力に比べて小さいため、管理ユニットは特定の電池セルだけを第３の閾値まで放電させても十分に安全を確保することができる。したがって、管理ユニットは、電池セットの残容量が第２の閾値まで低下したときに第２の電圧レギュレータに対する電力供給を停止して計時回路に電池セルから電力を供給することができる。そして、電池セットの残容量が第２の閾値より小さい第３の閾値まで低下したときに電池セルから計時回路に対する電力供給を停止するように構成することができる。
【００２７】
第１の電圧レギュレータを重負荷時に効率が高い降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとし、第２の電圧レギュレータを軽負荷時の効率が高いリニア・レギュレータとすることで、システムが停止したあとは電池セットからＲＴＣ回路に効率のよい電力供給をすることができる。第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に管理ユニットはコントローラから第１のメモリが記憶する現在のカレンダ時刻を受け取って第２のメモリに記憶し、さらに第２のクロック回路で第２のメモリが記憶するカレンダ時刻を更新することができる。
【００２８】
第２のクロック回路が消費する電力は極わずかであるため、電池セットの残容量が第３の閾値まで低下して計時回路の動作が停止しも電池システムの残りの容量を利用して管理ユニットがカレンダ時刻を生成することができる。そして、計時回路の電力が復帰した後にコントローラは管理ユニットから第２のメモリに記憶されたカレンダ時刻を受け取って第１のメモリに記憶することができる。このように構成することで、電力が中断した場合でも電力が復帰すれば、計時回路はユーザが初期設定をしなくてもカレンダ時刻を生成することができるようになる。
【００２９】
第１のメモリにはＢＩＯＳのセット・アップ・データを記憶することができる。電力システムはさらに不揮発性メモリを備えることができる。そして第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に管理ユニットはコントローラから第１のメモリが記憶するＢＩＯＳのセット・アップ・データを受け取って不揮発性メモリに記憶し、つぎに、起動する際にプロセッサが不揮発性メモリに記憶されたセット・アップ・データを利用してパワー・オン・セルフ・テストを行うように構成することができる。その結果、計時回路の電力が中断した場合でも携帯式電子機器を中断前のＢＩＯＳのセット・アップ・データを使用して同じ環境で起動することができる。
【００３０】
電池システムは、電池セルのそれぞれに並列に接続された電池セル間の電圧を均等に保つための放電回路を備えることができる。その結果、計時回路に電力を供給する電池セルの電圧が低下したときに、他の電池セルを放電させて電池セル間の電圧を均一に保つことができる。計時回路に電力を供給する電池セルの出力回路に電圧を降下させるための電圧降下素子を含むようにすることができる。その結果、計時回路の半導体プロセスが一層微細化して動作電圧が低下するような場合でも、電圧レギュレータを設けないで電圧降下素子だけで電力供給をすることができる。本発明の電力システムは、電池セットがリチウム・イオン電池で、携帯式電子機器がノートブック型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、または多機能携帯電話のいずれかに適している。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、携帯式電子機器の計時回路とシステム・デバイスに共通の電池システムから電力を供給する電力システムを提供することができた。さらに本発明により、電池システムの残容量が低下して計時回路が停止した場合にその機能を維持することが可能な電力システムを提供することができた。さらに本発明により、計時回路に対する専用の電圧レギュレータを使用しない電力システムを提供することができた。
【００３２】
さらに本発明により、電池システムによるシステム・デバイスの動作時間に影響を与えない電力システムを提供することができた。さらに本発明により、計時回路の動作時間を長く保つことができる電力システムを提供することができた。さらに本発明により、印刷回路基板に実装する組込式電池システムを利用した電力システムを提供することができた。さらに本発明により、そのような電力システムを実装する携帯式電子機器および計時回路に対する電力の供給方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態にかかるノートＰＣの主要な構成を示す概略の機能ブロック図である。
【図２】切換回路の構成を示す図である。
【図３】電力システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】電力システムが図３の手順で動作するときの主要なデバイスの状態を示す図である。
【図５】電力システムの他の動作を説明するフローチャートである。
【図６】電力システムが図５の手順で動作するときの主要なデバイスの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［電力システムの構成］
図１は、ＲＴＣ回路に電力を供給する電力システムを搭載するノートブック型パーソナル・コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）１０の主要な構成を示す機能ブロック図である。ノートＰＣ１０は、携帯式電子機器の一例であり、携帯式コンピュータはタブレット型コンピュータまたは多機能携帯電話とすることもできる。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１は、交流電圧を直流電圧に変換してシステム・デバイスと充電器１３に電力を供給する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１は、ノートＰＣ１０の筐体に内蔵してもよいし、筐体の外部からノートＰＣ１０にプラグで接続するようにしてもよい。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１の出力電圧は本実施の形態では２０Ｖとする。
【００３５】
充電器１３はＡＣ／ＤＣアダプタ１１が接続されているときに組込式電池システム（以下、電池システムという。）１００からの充電要求に応じて動作して電池セット１０１を充電する。ＬＤＯ１５は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または電池システム１００から受け取った電圧を３．３Ｖの電圧に変換して、パワー・マネジメント・コントローラ（ＰＭＣ）２１に電力を供給し、さらに切換回路２３を経由してＲＴＣ回路２９に電力を供給する。ＬＤＯ１５は可変抵抗素子の抵抗値を制御して出力電圧を所定の範囲に維持するが、入力電圧と出力電圧の差は熱として放熱する必要があり、負荷が大きくなると効率が低下するので小さい負荷の電力源に適している。
【００３６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８は降圧型でＰＷＭ制御方式のスイッチング・レギュレータで構成され、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または電池システム１００が印加する電圧を１Ｖ〜５Ｖの範囲で複数の所定の電圧に変換してノートＰＣ１０のパワー・ステートおよびシステム・デバイスの動作電圧に対応できるようになっている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、ＥＣ１９とチップ・セット２５のインターフェース２７に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、複数のスイッチング・レギュレータで構成されＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７が電力を供給しないデバイスまたは機能ブロックに電力を供給する。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８は、ＬＤＯ１５に比べて軽負荷時の効率は低いが重負荷時の効率は高い。図１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８の電力供給先を本発明の説明に必要な範囲で描いているが、実際にはＣＰＵ３７、ＧＰＵ３９、メイン・メモリ４１、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３、およびハードディスク・ドライブ(ＨＤＤ)４５などのシステム・デバイス、充電器１３などの電力デバイス、並びに図示しない排気ファンなどの温度管理デバイスなどにも電力を供給する。
【００３８】
ノートＰＣ１０は、ＡＣＰＩの規格に適合しており、パワー・オン状態（Ｓ０）、サスペンド状態（Ｓ３）、ハイバネーション状態（Ｓ４）、およびパワー・オフ状態（Ｓ５）のいずれかのパワー・ステートに遷移する。サスペンド状態（Ｓ３）、ハイバネーション状態（Ｓ４）、およびパワー・オフ状態（Ｓ５）ではＣＰＵ３７の動作は停止してノートＰＣ１０は停止状態になる。ノートＰＣ１０が停止状態のときに消費する電力を待機電力という。
【００３９】
ＬＤＯ１５は、いずれのパワー・ステートでも電力の供給を受けて動作する。ＬＤＯ１５が停止するのは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１および電池システム１００が取り外されたか、あるいは電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が低下してスイッチ１２１がオフ状態になったときだけである。ＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８は、パワー・ステートに応じて動作が定義された所定のデバイスに電力を供給するように動作する。
【００４０】
パワー・オフ状態ではＬＤＯ１５だけが動作してＰＭＣ２１とＲＴＣ回路２９に電力を供給しており、このときの待機電力は複数のパワー・ステートの中で最も小さい。ＥＣ１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＭＡコントローラ、割り込みコントローラ、およびタイマなどで構成されたマイクロ・コンピュータであり、さらにＡ／Ｄ入力端子、Ｄ／Ａ出力端子、ＳＭバス・ポート、ＳＰＩバス・ポート、およびディジタル入出力端子を備えている。
【００４１】
ＥＣ１９はＣＰＵ３７からは独立して動作し、ノートＰＣ１０に実装されるデバイスに供給する電力をパワー・ステートに応じて制御したり、筐体の内部の温度を管理したりする。ＥＣ１９は、チップ・セット２５またはＰＭＣ２１から、パワー・ステートを遷移させる信号を受け取ったときにＰＭＣ２１に指示してＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作を制御する。ＥＣ１９は、電池システム１００のＭＰＵ１０５と定期的に通信して、電池セット１０１の残容量、充電電圧および充電電流の設定値、ならびに電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧などのデータを受け取る。さらに、ＥＣ１９はＤＣ／ＤＣコンバータ１７の動作が停止する前に、その後ＲＴＣ回路２９の電力が完全に停止してもカレンダ時刻が継続して生成されるように電池システム１００にカレンダ時刻を生成させる。
【００４２】
ＰＭＣ２１は、ＮＡＮＤ回路およびＮＯＲ回路などの論理回路、単体のトランジスタ、および抵抗やコンデンサのような受動素子などで構成されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で製作され、制御回路およびレジスタを含んでいる。ＰＭＣ２１は、ハードウェア回路だけで構成されプロセッサは含まないため消費電力は極わずかである。ＰＭＣ２１には、ＥＣ１９の他に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８の制御回路、ノートＰＣ１０を起動するために押下するパワー・ボタン、およびノートＰＣ１０を起動するために筐体の蓋の開閉を検知するリッド・センサ(いずれも図示しない。)などが接続される。
【００４３】
ＰＭＣ２１は、ＥＣ１９からの指示、パワー・ボタンの押下、またはリッド・センサの動作に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１７の動作を制御し、ＬＤＯ１５の出力に基づいて切換回路２３の動作を制御する。ＰＭＣ２１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または組込式電池システム１００のいずれかから電力の供給を受けている限り動作する。切換回路２３は、ＦＥＴおよびダイオードで構成され、ＲＴＣ回路２９に対する電力源をＬＤＯ１５または電池セル１０１ｃのいずれか一方にＲＴＣ回路２９の動作に影響がでないように無瞬断で切り換える。
【００４４】
切換回路２３は、ＰＭＣ２１からの制御信号によりＬＤＯ１５が電力を供給する間はＬＤＯ１５がＲＴＣ回路２９に対する電力源となり、ＬＤＯ１５が電力の供給を停止したときは電池セル１０１ｃが電力源となるような切り換え動作をする。チップ・セット２５は、ＣＰＵ３７、液晶ディスプレイ装置(ＬＣＤ)が接続されるＧＰＵ３９、メイン・メモリ４１、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３、およびＨＤＤ４５などに対するインターフェース２７とＲＴＣ回路２９を含む。ＲＴＣ回路２９は、ＲＴＣ３３およびＲＴＣメモリ３５で構成されている。ＲＴＣ回路２９は広義にはシステム・デバイスの一部であるが、本明細書では電力供給の対象となるデバイスを説明する便宜のためにシステム・デバイスとは区別して扱うものとする。
【００４５】
ＲＴＣ３３は、水晶発振子と発振回路で構成されシステムが使用するカレンダ時刻を生成するための計時動作をする。カレンダ時刻とは、年、月、日、時、分、秒というようなカレンダ上のある１点の時刻を示す情報をいう。ＲＴＣメモリ３５はＲＴＣ３３の計時動作に基づいて生成されたカレンダ時刻を記憶する揮発性の記憶デバイスである。ＯＳは、ネットワークを通じて取得した標準時刻で定期的にＲＴＣメモリ３５が記憶するカレンダ時刻を補正することができる。
【００４６】
ＲＴＣメモリ３５に記憶されたカレンダ時刻はファイルのタイム・スタンプやスケジュール管理などに利用するためにＯＳに提供される。ＲＴＣメモリ３５には、ＢＩＯＳまたはＯＳが設定したハードウェアの設定状態を示すセット・アップ・データおよびパスワードならびにインテル社のＡＭＴ（Active Management Technology ）に関する設定情報などのデータが格納される。セット・アップ・データは、ノートＰＣ１０が起動した直後にＦ１キーまたはＦ３キーなどの所定のファンクション・キーをユーザが押下してセット・アップ画面を表示し、システム・デバイスの機能を選択したり、その動作をイネーブルまたはディスエーブルに設定したりした結果を示すデータである。
【００４７】
セット・アップ・データは、ノートＰＣ１０を使用しているユーザにとって、最も適切な現在のシステム環境を反映しているので、容易に消失しないようにする必要がある。ＲＴＣ回路２９は切換回路２３を通じて、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１または電池セット１０１が電力を供給する間はＬＤＯ１５から電力の供給を受け、いずれも電力の供給をすることができないときは放電を停止する必要がある電圧に低下するまで電池セル１０１ｃから電力の供給を受ける。
【００４８】
チップ・セット２５には、ＣＰＵ３７、ＧＰＵ３９、メイン・メモリ４１、ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３、およびＨＤＤ４５などが接続されている。ＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３に格納されているＢＩＯＳコードには、ノートＰＣ１０が起動してＰＯＳＴ（Power On Self Test）が実行される間に、ハードウェアの設定をするセット・アップ・コードが格納されている。セット・アップ・コードは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１を取り外し、スイッチ１２１をオフ状態にして電池セット１０１からＬＤＯ１５への電力供給を停止した状態でＲＴＣ回路２９に電池セル１０１ｃから電力を供給しているときに、スイッチ１１５およびスイッチ１１７をオフ状態にして、ＲＴＣ回路２９に対する電力を完全に停止するためのコードを含む。
【００４９】
ノートＰＣ１０の動作が不安定になったり、システムを大規模に変更したりするような場合にはＲＴＣメモリ３５に記憶されていたセット・アップ・データを消去して、ＢＩＯＳが保有するディフォルトのセット・アップ情報で起動することがある。ノートＰＣ１０を起動したときにユーザがセット・アップ画面を表示し、ＲＴＣメモリ３５のデータを消去してリセットするための設定をすると、ＣＰＵ３７はＢＩＯＳコードを実行してＥＣ１９を通じて、ＬＤＯ１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７およびＤＣ／ＤＣコンバータ１８を停止させ、さらにＭＰＵ１０５にスイッチ１１５、１１７をオフ状態にするように指示する。
【００５０】
あるいは、ＣＰＵ３７はＲＴＣ回路２９のリセット端子をローに遷移させてもよい。ＢＩＯＳは、ＲＴＣメモリ３５が記憶するセット・アップ・データを消去するときは、自らが保有するディフォルトのセット・アップ・データを使ってＰＯＳＴを実行する。なお、ＲＴＣメモリ３５のリセットのためにノートＰＣ１０の筐体に細長い棒で押下する機械的なスイッチを設けて、スイッチ１１５、１１７を操作するようにしてもよい。
【００５１】
電池システム１００は、主として電池セット１０１、アナログ・インターフェース回路（ＡＦＥ）１０３、およびＭＰＵ１０５などで構成された素子が印刷回路基板に実装されており、ノートＰＣ１０の筐体内部に収納される。一般のユーザは印刷回路基板に実装された状態の電池システム１００を入手することができず、さらに電池システム１００を交換するにはネジを外して筐体を開放し、配線を外す必要があるため専門的な知識を必要とする。したがって、一般のユーザは電池システム１００を交換することができないと考えてよい。この特徴は、電池システム１００は容易に外されない保証があるという点で、ＲＴＣ回路２９の電力源に適していることを意味する。
【００５２】
電池セット１０１は、直列に接続された３個または４個のリチウム・イオンの電池セル１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃで構成されている。各電池セルは、複数の電池セルが並列に接続された構成であってもよい。３個の電池セル１０１ａ〜１０１ｃが直列接続されると、電池セット１０１の出力電圧が満充電の直後には１２．６Ｖまで上昇し、放電に伴って出力電圧が低下する。そして出力電圧が９Ｖまで低下するとシステム・デバイスに対する電力を停止し、８．１Ｖまで低下すると電池セット１０１としての放電を停止してＲＴＣ回路２９に電池セル１０１ｃから電力を供給し、７．５Ｖまで低下すると電池システム１００から外部に対する電力供給は一切停止する。
【００５３】
本発明においては、ＲＴＣ回路２９に対する電力供給をできるだけ持続させ、電池システム１００が完全に出力を停止したのちは、ＲＴＣ回路２９の電力が復帰するまで電池システム１００がＲＴＣ回路２９に代わってカレンダ時刻を生成する。ＡＦＥ１０３は、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの各両端およびセンス抵抗１２１の両端の電位差を測定してディジタル値に変換しＭＰＵ１０５に送る。ＡＦＥ１０３はさらにスイッチ１１５、１１７、１２１の制御回路に接続され、電池システム１００に異常が発生したときにＭＰＵ１０５からの指示でそれらをオフ状態にする。スイッチ１１５、１１７、１２１にはＭＯＳ型ＦＥＴを採用することができる。
【００５４】
ＡＦＥ１０３は、センス抵抗１２１の電位差から電池セット１０１に流れる充電電流および放電電流を計算してディジタル値に変換しＭＰＵ１０５に送る。ＡＦＥ１０３は、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの各電圧が相互間で所定値以上の差がでた場合に、電圧の高い電池セルだけ放電して電池セル間の電圧の均一化を図るバイパス放電回路１０４ａ〜１０４ｃを備えている。バイパス放電回路１０４ａ〜１０４ｃは、直列に接続されたスイッチと抵抗で構成され各電池セルの両端に接続される。ＡＦＥ１０３は、定期的に電池セル間の電圧差を測定して電圧が高い電池セルのバイパス放電回路１０４ａ〜１０４ｃを動作させる。
【００５５】
ＭＰＵ１０５は、ＣＰＵ１０７、ＲＡＭ１０９、タイマ１１１およびＥＥＰＲＯＭ１１３を１個のパッケージの中に備えた集積回路である。ＭＰＵ１０５は、ＡＦＥ１０３から送られた電圧および電流に基づいて充電量や放電量を測定し残容量を計算する。ＭＰＵ１０５はまた、過電流保護機能、過電圧保護機能（過充電保護機能ともいう）および低電圧保護機能（過放電保護機能ともいう。）を備え、ＡＦＥ１０３から受け取った電圧値や電流値から異常を検出した場合に、ＡＦＥ１０３を通じてスイッチ１１５、１１７、１２１を制御する。
【００５６】
ＡＦＥ１０３およびＭＰＵ１０５は、ともに電池セット１０１から電力の供給を受けて動作する。ＭＰＵ１０５は、ＲＴＣ回路２９のすべての電力が停止している間に、タイマ１１１を動作させてその前にＲＴＣメモリ３５から受け取ったカレンダ時刻に基づいてさらにカレンダ時刻を生成し、ＲＴＣ回路２９の電力が復帰したときにカレンダ時刻をＲＴＣメモリ３５に送ることができる。ＭＰＵ１０５は、スイッチ１１５を常時はオン状態に制御し、ＲＴＣ回路２９をリセットするときおよび異常時にオフ状態に制御する。
【００５７】
スイッチ１１７と電圧降下素子１１９は直列に接続されて、スイッチ１１５に対するバイパス回路を構成している。電圧降下素子１１９は、ダイオード、抵抗、またはトランジスタなどの素子で電池セル１０１ｃの電圧が高いときにＲＴＣ回路２９の動作に適合する範囲まで電圧を降下させる。電圧降下素子１１９は、ＬＤＯ１５のように電圧を調整する機能を備える必要はない。ＭＰＵ１０５は、電池セル１０１ｃの電圧がＲＴＣ回路２９の動作電圧に対する許容値を超えるような場合は、許容値に低下するまでスイッチ１１５をオフ状態にしてスイッチ１１７をオン状態にする。ＭＰＵ１０５は、電池セル１０１ｃの電圧がＲＴＣ回路２９の許容値まで低下したときに、スイッチ１１５をオン状態にしてスイッチ１１７をオフ状態にする。なお、ＭＰＵ１０５とＡＦＥ１０３を含めて電池管理ユニット（ＢＭＵ）１０４ということにする。
【００５８】
〔切換回路の構成〕
図２は、切換回路２３の構成を示す図である。切換回路２３は、ＬＤＯ１５が電力の供給が可能な間はＲＴＣ回路２９に対する電力源をＬＤＯ１５に切り換え、電池セット１０１の電圧が低下してＬＤＯ１５が出力を停止する際に電力源を電池セル１０１ｃに切り換える回路である。切換回路２３は、ｐチャネル型のＦＥＴ５１とｎチャネル型のＦＥＴ５３とダイオード５５で構成されている。ＦＥＴ５１のソースは、スイッチ１１５を経由して電池セル１０１ｃに接続され、ドレインはＲＴＣ回路２９に接続される。ダイオード５５のアノードはＦＥＴ５１のソースに接続されカソードはＲＴＣ回路２９に接続される。ＦＥＴ５３のドレインはＬＤＯ１５に接続され、ソースはＲＴＣ回路２９に接続される。
【００５９】
ＦＥＴ５１とＦＥＴ５３のゲートには、ＰＭＣ２１から電圧が印加される。ＰＭＣ２１から電圧の印加または停止で、ＦＥＴ５１とＦＥＴ５３は反転動作をする。ＰＭＣ２１がＦＥＴ５１、５３のゲートに電圧を印加している間は、ＦＥＴ５３がオンでＦＥＴ５１がオフになる。ＢＭＵ１０４は電池セル１０１ｃの残容量が低下して放電できない状態になるまでスイッチ１１５をオン状態に維持する。この間、電池セル１０１ｃからダイオード５５を経由してＲＴＣ回路２９に電力を供給することができるが、ＬＤＯ１５の出力電圧が高いのでＬＤＯ１５が電力を供給している間は、ＲＴＣ回路２９にはＬＤＯ１５から電力が供給される。
【００６０】
いずれかの電池セット１０１ａ〜１０１ｃの電圧が低下してＢＭＵ１０４がスイッチ１２１をオフ状態にするとＬＤＯ１５の出力は停止し、ＰＭＣ２１の動作も停止してＦＥＴ５１、５３のゲート電圧も低下する。その結果、ＦＥＴ５１がオン状態に移行しＦＥＴ５３がオフ状態に移行する。切り換えの間はＬＤＯ１５の電圧が下がるとＦＥＴ５１がオン状態に移行するまでの時間は、ダイオード５５を通じて電流が流れるのでＲＴＣ回路２９への電力供給は維持される。ＬＤＯ１５の出力が復帰したときは、ＰＭＣ２１がＦＥＴ５１、５３のゲートに電圧を印加し、切り換えの瞬間はダイオード５５を経由して電流が流れることでＲＴＣ回路２９への電力供給が瞬断することはない。
【００６１】
〔電力システムの動作〕
つぎに、図１で説明した電力システムがＲＴＣ回路に電力を供給する方法を図３のフローチャートに基づいて説明する。図４は、電力システムが動作するときの、主要なデバイスの動作状態を示す図である。ブロック２０１では、ノートＰＣ１０がパワー・オン状態で動作している。いま、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１が接続されて充電器１３が動作し電池セット１０１は満充電状態になっているものとする。
【００６２】
ＢＭＵ１０４は、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が所定値以上あるのでスイッチ１１５、１２１をオン状態にし、スイッチ１１７をオフ状態にしてＡＣ／ＤＣアダプタ１１が外されたときにＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８に電力を供給できるように待機している。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１の出力電圧は電池セット１０１の出力電圧よりも高いため、ＬＤＯ１５とＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８はＡＣ／ＤＣアダプタ１１から電力の供給を受けて動作し、切換回路２３はＲＴＣ回路２９の電力源をＬＤＯ１５に切り換えている。ＬＤＯ１５の一次側には約１ｍＡの電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の一次側には約３０ｍＡの電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の一次側には約１Ａの電流が流れる。また、ＲＴＣ回路２９には、３μＡ〜６μＡの電流が流れる。
【００６３】
ブロック２０３では、モバイル状態で使用するためにＡＣ／ＤＣアダプタ１１が取り外され、ノートＰＣ１０の電力源は電池システム１００だけになる。電池セット１０１は、ＬＤＯ１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８に電力を供給し、次第に残容量が低下して電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が低下する。ＯＳは、ＥＣ１９から定期的に電池セット１０１の残容量のデータを受け取る。
【００６４】
ブロック２０５でＯＳは、電池セット１０１の残容量が閾値Ａまで低下するとパワー・ステートをハイバネーション状態に遷移させるために実行中のプログラムに対してすべてのプロセスを停止させてメイン・メモリ４１のデータをＨＤＤ４５に退避させるように要求する。閾値Ａは、突然システムが停止することにより実行中のプログラムやデータに影響がでることを防ぐためにプログラム動作の視点からＯＳが提供する。一例としてＯＳは閾値Ａとしてディフォルトで満充電容量に対して５％を設定する。
【００６５】
チップ・セット２５はＯＳからハイバネーション状態へ遷移する準備が完了したことの通知を受け取ると、ＥＣ１９を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１８を停止させる。ブロック２０７でノートＰＣ１０はハイバネーション状態に遷移する。その後、再起動するときには退避したデータをＨＤＤ４５からメイン・メモリ４１にロードして、ハイバネーション状態に遷移する直前のプログラムの実行状態に復帰することができる。ハイバネーション状態が継続するとＬＤＯ１５とＤＣ／ＤＣコンバータ１７に対する電力供給で電池セット１０１は放電を続けてさらに残容量が低下する。
【００６６】
リチウム・イオン電池は電池セルの電圧が３．０Ｖより低下した状態で放電を継続すると急激に電圧が低下するために、システム・デバイスへの電力供給はその前に停止することが望ましい。ブロック２０９でＥＣ１９はＭＰＵ１０５からデータを受け取って、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧または電池セット１０１の残容量が閾値Ｂまで低下したか否かを判断する。閾値Ｂは、ユーザに残容量がゼロでシステムの動作を停止する必要があることを表示する値で、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧に対して３．０Ｖを設定するかあるいは電池セット１０１の残容量に対して５００ｍＷｈを設定することができる。
【００６７】
電池セット１０１の残容量が閾値Ｂまで低下したと判断したＥＣ１９は、ブロック２１１でＲＴＣメモリ３５に記憶されているデータをＢＩＯＳ＿ＲＯＭ４３のデータ領域、ＥＣ１９に内蔵されたＥＥＰＲＯＭまたはＭＰＵ１０５に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１１３に退避する。なお、ＲＴＣメモリ３５に記憶されているデータの退避処理は、ブロック２０５、２０７でハイバネーション状態へ移行する際に実行してもよい。つづいてブロック２１３でＥＣ１９は、ＲＴＣメモリ３５から現在のカレンダ時刻を取得してＭＰＵ１０５に送り、カレンダ時刻の生成を開始するように指示する。ＥＣ１９から指示を受けたＣＰＵ１０７は、ＲＡＭ１０９に受け取ったカレンダ時刻を記憶し、さらに、タイマ１１１を動作させて所定の周期でＲＡＭ１０９のカレンダ時刻を更新させる。
【００６８】
その結果、ＭＰＵ１０５はこれ以降、電池セット１０１の残量量が閾値Ｂを越えてＥＣ１９からカレンダ時刻の生成を中止する指示を受けるまでＲＴＣ回路２９と並行してカレンダ時刻を生成する。つぎにブロック２１５でＥＣ１９は、ＰＭＣ２１に指示してＤＣ／ＤＣコンバータ１７を停止させる。これ以後システム・デバイスへの電力供給は完全に停止し、電池セット１０１はＢＭＵ１０４とＬＤＯ１５にだけ電力を供給する。この状態が継続すると、電池セット１０１は放電を続けてさらに残容量が低下する。
【００６９】
ブロック２１７でＭＰＵ１０５は、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧または電池セット１０１の残容量が閾値Ｃまで低下したか否かを判断する。閾値Ｃは、電池システム１００が電池セット１０１としての電力供給を完全に停止する値で、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧に対して２．７Ｖを設定するかあるいは電池セット１０１の残容量に対して１００ｍＷｈを設定することができる。
【００７０】
閾値Ｂは、ユーザが使用できる残容量の最低値という意義を備えるが、閾値Ｃは安全上または電池セットの再使用の視点から電池システム１００が出力を停止する必要がある値としての意義を備える。電池セット１０１の残容量が閾値Ｃまで低下したと判断したＭＰＵ１０５は、ブロック２１９でスイッチ１２１をオフ状態にしてＬＤＯ１５に対する電力供給を停止する。ＬＤＯ１５の出力が停止するとブロック２２１で切換回路２３は、ＲＴＣ回路２９の電力源を電池セル１０１ｃに切り換える。電池セット１０１の残量量が閾値Ｂに低下するまで、ＲＴＣ回路２９にはＬＤＯ１５から電力が供給されるため電池セル１０１ｃに負担はかからないようになっている。
【００７１】
このときＭＰＵ１０５は、電池セル１０１ｃの電圧がＲＴＣ回路２９の動作電圧よりも高い場合は、スイッチ１１５をオフ状態にしてスイッチ１１７をオン状態にし、電圧降下素子１１９で電圧を低下させてから切換回路２３に電力を供給する。この状態が継続すると、電池セット１０１は放電を続けて電圧がさらに低下する。電池セル１０１ａ〜１０１ｃ間の電圧が不均衡になった場合は、ＡＦＥ１０３は電圧の高い電池セルを放電させて均衡を図る。
【００７２】
ブロック２２３でＭＰＵ１０５は、いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧または電池セット１０１の残容量が閾値Ｄまで低下したか否かを判断する。通常であれば、電池セル１０１ｃが最も電圧が低下しているがＭＰＵ１０５はすべての電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧を判断する。閾値Ｄは、電池セル１０１ｃからＲＴＣ回路２９に対する放電を停止する値で、電池セル１０１ｃの電圧に対して２．５Ｖを設定するかあるいは電池セット１０１の残容量に対して０ｍＷｈを設定することができる。閾値Ｄは、電池システム１００がいかなる単位であっても外部に対する一切の放電を停止することで、システムがハングアップして急激に再使用できない電圧まで放電したり危険な状態に陥ったりすることを防ぐ意義を有する。
【００７３】
電池セット１０１の残容量が閾値Ｄまで低下したと判断したＢＭＵ１０４は、ブロック２２５でスイッチ１１５およびスイッチ１１７をオフ状態にしてＲＴＣ回路２９に対する電力供給を停止する。ＲＴＣ回路２９の電力が停止した結果、ブロック２２７では、ＲＴＣの動作が停止し、さらにＲＴＣメモリ３５が記憶するカレンダ時刻およびＢＩＯＳのセット・アップ・データなどが消失する。しかし、ブロック２１５でシステム・デバイスに対する電力が完全に停止した後もＲＴＣ回路２９には電池システム１００によってこの時点まで電力を供給することができたことになる。
【００７４】
電池セット１０１の残容量が閾値Ｂに到達することでＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８が停止しているにもかかわらず、閾値Ｄに到達するまで電池セル１０１ｃから直接ＲＴＣ回路２９に電力を供給できるのは、ＲＴＣ回路２９の消費電力が小さいために、ＢＭＵ１０４が電池セル１０１ｃを再使用できるように安全を確保した制御ができるからである。電池セット１０１の残容量が閾値Ｄに到達すると、ＭＰＵ１０５はクロック周波数を低下したりサンプリング周期を低下したりして省電力モードで動作する。ＢＭＵ１０４に流れる電流は、ブロック２２９以前の通常モードでは４００μＡ程度であるが、省電力モードでは２０μＡ程度まで低下する。
【００７５】
これ以降電池システム１００は、システムには一切電力を供給できないがＢＭＵ１０４はさらに動作をしてカレンダ時刻の生成を継続する。この状態が継続すると、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧はさらに低下する。ブロック２２９でＢＭＵ１０４はいずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が、閾値Ｅまで低下したか否かを判断する。閾値Ｅは電池セット１０１の安全を確保したり、再使用を保証したりする値で電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧に対して２．５Ｖから１．３Ｖまでの範囲で電池メーカが設定することができる。
【００７６】
いずれかの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が閾値Ｅまで低下したと判断すると、ブロック２３１でＢＭＵ１０４は動作を停止して、それ以降は充電器１３が充電しようとしても電池セット１０１が交換されない限り動作しない。その結果、ブロック２３３ではＲＡＭ１０９に記憶されたカレンダ時刻が消失する。その後、電池セット１０１または電池システム１００全体を交換してノートＰＣ１０を起動したときは、ＢＩＯＳは最初にＲＴＣメモリ３５からＢＩＯＳのセット・アップ・データを読み取ろうとする。
【００７７】
ＢＩＯＳはＲＴＣメモリ３５からセット・アップ・データを読み取ることができないときは、ＢＩＯＳが保有するセット・アップ・データを使用してＰＯＳＴを実行することもできる。ブロック２２９で、いずれの電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧も閾値Ｅまで低下していないときは、ブロック２３５でＡＣ／ＤＣアダプタ１１を接続することで、ノートＰＣ１０の起動が可能になる。
【００７８】
ブロック２３７でＥＣ１９はＰＯＳＴの間にＭＰＵ１０５からカレンダ時刻を受け取りＲＴＣメモリ３５に記憶してＲＴＣ３３にＲＴＣメモリ３５に記憶されたカレンダ時刻を更新するように指示する。それ以後は、ＲＴＣ３３がＲＴＣメモリ３５のカレンダ時刻を更新する。ブロック２３９でＥＣ１９は、ＲＴＣメモリ３５のデータが消失しているときは、ブロック２１１で不揮発性メモリに記憶したセット・アップ・データをＲＴＣメモリ３５に記憶する。それ以後ＢＩＯＳは起動のたびにＲＴＣメモリ３５からセット・アップ・データを読み取ることができる。
【００７９】
つぎに電力システムの他の動作を図５のフローチャートおよび図６のデバイスの状態説明図を参照して説明する。図５の手順では図３に対応する手順は、図３のブロックを参照して説明を省略する。ブロック３０１、ブロック３０３の手順は、それぞれブロック２０１、ブロック２０３の手順に対応する。図５の手順では、図３のブロック２０５、２０７の手順を省略することができる。ブロック３０９の手順は、ブロック２０９の手順に対応する。図５の手順では、図３のブロック２１１、ブロック２１３の手順に対応する処理はしない。ブロック３１５では、ＥＣ１９はＯＳに電池セット１０１の残容量が少なくなったことを通知する。
【００８０】
ＯＳは、ユーザにまもなくシステムが停止することを知らせて終了動作を促すか、あるいは、ブロック２０７と同様にしてハイバネーション状態に移行したりシステムを終了させたりする。ＥＣ１９は、ＯＳからシステムを停止する通知を受け取ると、ＰＭＣ２１を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１７、１８の動作を停止する。その結果、ＬＤＯ１５の負荷であるＰＭＣ２１とＲＴＣ回路２９だけが電池セット１０１から電力の供給を受けて動作する。ブロック３１７からブロック３２７までの手順はブロック２１７からブロック２２７までの手順にそれぞれ対応する。ブロック３２８では、ＲＴＣ回路２９が生成していたカレンダ時刻とＲＴＣメモリ３５が記憶していたデータが消失する。このときＢＭＵ１０４は省電力モードで動作するが、ＭＰＵ１０５は図３のブロック２１３のようにカレンダ時刻の生成をしないので従来どおりの動作をする。
【００８１】
図５の手順では、電池システム１００は、タイマ１１１によるカレンダ時刻の生成をしないので、ノートＰＣ１０を長期間保管しておくような場合に、電池セル１０１ａ〜１０１ｃの電圧が閾値Ｅに到達するまでの時間を長くすることができる。図３の手順と図５の手順はＢＩＯＳのセット・アップ画面で切り換えるようにしておき、出荷前の比較的長い期間ノートＰＣ１０を倉庫に保管しておくような場合に図５の手順を採用し、ユーザが使用を開始する際には図３の手順を採用するようにしてもよい。
【００８２】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００８３】
１０…ノートＰＣ
１９…エンベデッド・コントローラ（ＥＣ）
２１…パワー・マネジメント・コントローラ
２５…チップ・セット
２９…ＲＴＣ回路
１００…組込式電池システム
１０１…電池セット
１０１ａ〜１０１ｃ…電池セル
１０４…電池管理ユニット(ＢＭＵ)
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯式電子機器に搭載する電力システムであって、
プロセッサと、
システム・デバイスに電力を供給する第１の電圧レギュレータと、
第１のクロック回路と該第１のクロック回路が生成した時間情報に基づいて更新されるカレンダ時刻を記憶する揮発性の第１のメモリ含む計時回路と、
直列接続の複数の電池セルで構成された電池セットを含み、該電池セットから前記第１の電圧レギュレータに電力を供給することが可能で、かつ、いずれかの前記電池セルから前記計時回路に電力を供給することが可能な電池システムと、
前記計時回路の電力源を制御するコントローラと、
を有する電力システム。
【請求項２】
前記電池セルは電圧レギュレータを経由しないで前記計時回路に電力を供給する請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記電池システムが、前記携帯式電子機器に内蔵される印刷回路基板に実装された組込式電池システムである請求項１または請求項２に記載の電力システム。
【請求項４】
前記プロセッサは、起動時にＢＩＯＳコードを実行して前記電池セルから前記計時回路への電力供給を停止して前記第１のメモリに記憶されたデータを消去することが可能な請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力システム。
【請求項５】
前記電池セットが印加する電圧を所定値に制御して前記計時回路に電力を供給する第２の電圧レギュレータと、
前記計時回路に対する電力源を前記第２の電圧レギュレータと前記電池セルのいずれかに切り換える切換回路とを有し、
前記コントローラは前記電池セットの残容量が第１の閾値まで低下したときに前記第１の電圧レギュレータの動作を停止し、
前記切換回路は前記電池セットの残容量が前記第１の閾値より小さい第２の閾値まで低下したときに前記計時回路に対する電力源を前記第２の電圧レギュレータから前記電池セルに切り換える請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力システム。
【請求項６】
前記電池システムが第２のクロック回路と第２のメモリを備え前記コントローラと通信が可能な管理ユニットを含み、
前記管理ユニットは前記電池セットの残容量が、前記第２の閾値まで低下したときに前記第２の電圧レギュレータに対する電力供給を停止して前記計時回路に前記電池セルから電力を供給し、前記第２の閾値より小さい第３の閾値まで低下したときに前記電池セルから前記計時回路に対する電力供給を停止する請求項５に記載の電力システム。
【請求項７】
前記第１の電圧レギュレータが降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータで前記第２の電圧レギュレータがリニア・レギュレータである請求項６に記載の電力システム。
【請求項８】
前記管理ユニットは前記第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に前記コントローラから前記第１のメモリが記憶する現在のカレンダ時刻を受け取って前記第２のメモリに記憶し、さらに前記第２のクロック回路で前記第２のメモリが記憶するカレンダ時刻を更新する請求項６または請求項７に記載の電力システム。
【請求項９】
前記計時回路に対する電力が復帰したときに、前記コントローラは前記管理ユニットから前記第２のメモリに記憶されたカレンダ時刻を受け取って前記第１のメモリに記憶する請求項８に記載の電力システム。
【請求項１０】
前記第１のメモリはＢＩＯＳのセット・アップ・データを記憶する請求項１から請求項９のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１１】
不揮発性メモリを有し、
前記第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に前記管理ユニットは前記コントローラから前記第１のメモリが記憶する前記セット・アップ・データを受け取って前記不揮発性メモリに記憶し、つぎに、起動する際に前記プロセッサが前記不揮発性メモリに記憶された前記セット・アップ・データを利用してパワー・オン・セルフ・テストを行う請求項１０に記載の電力システム。
【請求項１２】
前記電池システムが前記電池セルのそれぞれに並列に接続された電池セル間の電圧を均等に保つための放電回路を有する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１３】
前記電池セルの出力回路に前記計時回路に供給する電圧を降下させるための電圧降下素子を含む請求項１から請求項１２のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１４】
前記電池セットがリチウム・イオン電池で、前記携帯式電子機器がノートブック型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、または多機能携帯電話のいずれかである請求項１から請求項１３のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の電力システムを搭載する携帯式電子機器。
【請求項１６】
プロセッサと、
システム・デバイスに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
リアル・タイム・クロックと該リアル・タイム・クロックから受け取った計時情報により更新されるカレンダ時刻を記憶するＲＴＣメモリとを含むＲＴＣ回路と、
直列接続された複数の電池セルで構成された電池セットと、
前記電池セットから前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給することが可能で、かつ、いずれかの前記電池セルから前記ＲＴＣ回路に電力を供給することが可能な電源回路と
を有する携帯式電子機器。
【請求項１７】
システム・デバイスと、カレンダ時刻を生成する計時回路と、管理ユニットと直列接続の複数の電池セルで構成され前記システム・デバイスに電力を供給する電池セットを含む電池システムとを搭載する携帯式電子機器において、前記計時回路に電力を供給する方法であって、
前記電池セットから前記システム・デバイスと前記計時回路に電力を供給するステップと、
前記電池セットの残容量が第１の閾値まで低下したときに前記システム・デバイスに対する電力供給を停止するステップと、
前記電池セットの残容量が前記第１の閾値より小さい第２の閾値まで低下したときにいずれかの前記電池セルの中から選択した電池セルから前記計時回路に電力を供給するステップと
を有する方法。
【請求項１８】
前記電池セットの残容量が前記第２の閾値より小さい第３の閾値まで低下したときに前記選択した電池セルから前記計時回路に対する電力供給を停止するステップを有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択した電池セルから前記計時回路に対する電力供給が停止した後において前記管理ユニットが前記電池セットから供給された電力で動作してカレンダ時刻を生成するステップを有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記カレンダ時刻を生成するステップが、前記計時回路から前記管理ユニットに現在のカレンダ時刻を送るステップと、
受け取った前記カレンダ時刻を基準にして前記管理ユニットが内部のクロック回路を動作させてカレンダ時刻を生成するステップと、
前記計時回路に対する電力供給を復帰するステップと、
前記管理ユニットが生成したカレンダ時刻を基準にして前記計時回路がカレンダ時刻を生成するステップと
を有する請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
携帯式電子機器に搭載する電力システムであって、
プロセッサと、
システム・デバイスに電力を供給する第１の電圧レギュレータと、
第１のクロック回路と該第１のクロック回路が生成した時間情報に基づいて更新されるカレンダ時刻を記憶する揮発性の第１のメモリ含む計時回路と、
直列接続の複数の電池セルで構成された電池セットを含み、該電池セットから前記第１の電圧レギュレータに電力を供給することが可能で、かつ、いずれかの前記電池セルから前記計時回路に電力を供給することが可能な電池システムと、
前記計時回路の電力源を制御するコントローラと、
を有する電力システム。
【請求項２】
前記電池セルは電圧レギュレータを経由しないで前記計時回路に電力を供給する請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記電池システムが、前記携帯式電子機器に内蔵される印刷回路基板に実装された組込式電池システムである請求項１または請求項２に記載の電力システム。
【請求項４】
前記プロセッサは、起動時にＢＩＯＳコードを実行して前記電池セルから前記計時回路への電力供給を停止して前記第１のメモリに記憶されたデータを消去することが可能な請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力システム。
【請求項５】
前記電池セットが印加する電圧を所定値に制御して前記計時回路に電力を供給する第２の電圧レギュレータと、
前記計時回路に対する電力源を前記第２の電圧レギュレータと前記電池セルのいずれかに切り換える切換回路とを有し、
前記コントローラは前記電池セットの残容量が第１の閾値まで低下したときに前記第１の電圧レギュレータの動作を停止し、
前記切換回路は前記電池セットの残容量が前記第１の閾値より小さい第２の閾値まで低下したときに前記計時回路に対する電力源を前記第２の電圧レギュレータから前記電池セルに切り換える請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力システム。
【請求項６】
前記電池システムが第２のクロック回路と第２のメモリを備え前記コントローラと通信が可能な管理ユニットを含み、
前記管理ユニットは前記電池セットの残容量が、前記第２の閾値まで低下したときに前記第２の電圧レギュレータに対する電力供給を停止して前記計時回路に前記電池セルから電力を供給し、前記第２の閾値より小さい第３の閾値まで低下したときに前記電池セルから前記計時回路に対する電力供給を停止する請求項５に記載の電力システム。
【請求項７】
前記第１の電圧レギュレータが降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータで前記第２の電圧レギュレータがリニア・レギュレータである請求項６に記載の電力システム。
【請求項８】
前記管理ユニットは前記第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に前記コントローラから前記第１のメモリが記憶する現在のカレンダ時刻を受け取って前記第２のメモリに記憶し、さらに前記第２のクロック回路で前記第２のメモリが記憶するカレンダ時刻を更新する請求項６または請求項７に記載の電力システム。
【請求項９】
前記計時回路に対する電力が復帰したときに、前記コントローラは前記管理ユニットから前記第２のメモリに記憶されたカレンダ時刻を受け取って前記第１のメモリに記憶する請求項８に記載の電力システム。
【請求項１０】
前記第１のメモリはＢＩＯＳのセット・アップ・データを記憶する請求項１から請求項９のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１１】
不揮発性メモリを有し、
前記第１の電圧レギュレータに対する電力供給が停止する前に前記管理ユニットは前記コントローラから前記第１のメモリが記憶する前記セット・アップ・データを受け取って前記不揮発性メモリに記憶し、つぎに、起動する際に前記プロセッサが前記不揮発性メモリに記憶された前記セット・アップ・データを利用してパワー・オン・セルフ・テストを行う請求項１０に記載の電力システム。
【請求項１２】
前記電池システムが前記電池セルのそれぞれに並列に接続された電池セル間の電圧を均等に保つための放電回路を有する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１３】
前記電池セルの出力回路に前記計時回路に供給する電圧を降下させるための電圧降下素子を含む請求項１から請求項１２のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１４】
前記電池セットがリチウム・イオン電池で、前記携帯式電子機器がノートブック型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、または多機能携帯電話のいずれかである請求項１から請求項１３のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の電力システムを搭載する携帯式電子機器。
【請求項１６】
プロセッサと、
システム・デバイスに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
リアル・タイム・クロックと該リアル・タイム・クロックから受け取った計時情報により更新されるカレンダ時刻を記憶するＲＴＣメモリとを含むＲＴＣ回路と、
直列接続された複数の電池セルで構成された電池セットと、
前記電池セットから前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給することが可能で、かつ、いずれかの前記電池セルから前記ＲＴＣ回路に電力を供給することが可能な電源回路と
を有する携帯式電子機器。
【請求項１７】
システム・デバイスと、カレンダ時刻を生成する計時回路と、管理ユニットと直列接続の複数の電池セルで構成され前記システム・デバイスに電力を供給する電池セットを含む電池システムとを搭載する携帯式電子機器において、前記計時回路に電力を供給する方法であって、
前記電池セットから前記システム・デバイスと前記計時回路に電力を供給するステップと、
前記電池セットの残容量が第１の閾値まで低下したときに前記システム・デバイスに対する電力供給を停止するステップと、
前記電池セットの残容量が前記第１の閾値より小さい第２の閾値まで低下したときにいずれかの前記電池セルの中から選択した電池セルから前記計時回路に電力を供給するステップと
を有する方法。
【請求項１８】
前記電池セットの残容量が前記第２の閾値より小さい第３の閾値まで低下したときに前記選択した電池セルから前記計時回路に対する電力供給を停止するステップを有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択した電池セルから前記計時回路に対する電力供給が停止した後において前記管理ユニットが前記電池セットから供給された電力で動作してカレンダ時刻を生成するステップを有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記カレンダ時刻を生成するステップが、前記計時回路から前記管理ユニットに現在のカレンダ時刻を送るステップと、
受け取った前記カレンダ時刻を基準にして前記管理ユニットが内部のクロック回路を動作させてカレンダ時刻を生成するステップと、
前記計時回路に対する電力供給を復帰するステップと、
前記管理ユニットが生成したカレンダ時刻を基準にして前記計時回路がカレンダ時刻を生成するステップと
を有する請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８１６７（Ｐ２０１３−８１６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９９６９（Ｐ２０１１−１３９９６９）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]