JP2007272341A

JP2007272341A - 演算装置、演算装置システムおよび電力制御方法

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Publication number: JP2007272341A
Application number: JP2006094418A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamaguchi; 口一山; Shinya Murai; 井信哉村; Shogo Yamaguchi; 口尚吾山; Mitsue Fujinuki; 貫光恵藤; Takeshi Hioki; 置毅日
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18
Also published as: US20070236408A1

Abstract

【課題】互いに分離および結合可能な表示装置および演算装置に関し、それぞれの電池の電力管理を有効に行う。
【解決手段】本発明の一態様としての演算装置は、充電可能な第１の電池を有する表示装置に分離および結合可能に結合する結合部と、前記結合部が前記表示装置に結合されているか否かを検出する分離／結合検出部と、前記結合部が前記表示装置に結合されていない状態において、前記表示装置と無線通信を行う無線通信部と、外部電源から電力を供給される外部電源接続部と、充電可能な第２の電池と、前記外部電源接続部に電力が供給されているか否かを検出する接続検出部と、前記結合部が前記表示装置に結合されている状態において、前記接続検出部による検出結果に基づいて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行う制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置と分離および結合可能な演算装置、演算装置システムおよび電力制御方法に関する。

パソコンをはじめとするコンピュータ技術および携帯電話をはじめとする通信技術の進歩によりモバイルコンピューティングが広がりつつある。なかでも、有線および無線通信装置を有するノートパソコンの普及が著しい。ノートパソコンは表示装置と表示装置以外の演算装置が一体となったものであるが、モバイルに必要な携帯性や使い勝手とシステム性能とがトレードオフの関係にある。たとえば、高いシステム性能を確保するために高クロックのＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を用いると消費電力が高くなり、より重い大容量電池を搭載する必要が生じる。一方、軽量薄型を追求すると、ＣＰＵやＧＰＵの性能を落とさざるをえない。また、光学ドライブを搭載することで利便性を上げたノートパソコンでは全体重量が増えてしまい、パソコンを机に置いて使うデスクトップパソコンに近い利用形態となりモバイルコンピューティングとは言い難い。一方、ノートパソコンを構成する表示装置に注目すると、その薄型軽量化の進展は目を見張るものがある。

薄型軽量の表示装置の携帯性や使い勝手の良さと演算装置としての高いシステム性能とを両立させる1つの方法として、表示装置を表示装置以外の演算装置から分離可能にすることが考えられる。演算装置から画面情報を無線で送出して、表示装置で画面情報を表示させればよい。また、キーボードを用いた入力作業など、表示装置と表示装置以外の演算装置が一体となった形態の方が使い勝手がよい場合は、表示装置を演算装置に結合させ通常どおり演算装置から表示装置へ有線で画面情報を送出すればよい。

電池駆動も想定されるノートパソコンのような演算装置システムの表示装置を分離可能なものにする場合、演算装置および表示装置の電池の電力管理が重要な課題となるが、これまでにその課題を解決した例はない。

特許文献１から３には、表示装置が分離可能であり、分離された際に画面情報を無線で送出して表示装置で表示させる例が挙げられている。表示装置を分離した場合、表示装置は搭載された電池で駆動されることが多いが、これらの特許文献では演算装置は電池以外のＡＣアダプタなどの電源で駆動されるとともに、演算装置から表示装置を運転かつ表示装置の電池を充電可能な旨が記述されているのみである。また、特許文献４から６にも表示装置が分離可能な情報処理装置が記載されているが、電池の電力管理については触れられていない。一方、ノートパソコンにおいて表示装置と表示装置以外の演算装置との２箇所に電池を搭載した例が、特許文献７で取り扱われているものの、表示装置は分離可能ではなく、２つの電池の電力管理に関する記述もない。
特開２００２−３０４２８３公報特開２００２−３１２１５５公報特開２００４−８６５５０公報特開２０００−９９２０４公報特開２００１−５５６４公報特開２００２−２１５２６５公報特開２００２−１１０１２２公報

本発明は、互いに分離および結合可能な表示装置および演算装置に関し、それぞれの電池の電力管理を有効に行うようにした演算装置、演算装置システムおよび電力制御方法を提供する。

本発明の一態様としての演算装置は、充電可能な第１の電池を有する表示装置に分離および結合可能に結合する結合部と、前記結合部が前記表示装置に結合されているか否かを検出する分離／結合検出部と、前記結合部が前記表示装置に結合されていない状態において、前記表示装置と無線通信を行う無線通信部と、外部電源から電力を供給される外部電源接続部と、充電可能な第２の電池と、前記外部電源接続部に電力が供給されているか否かを検出する接続検出部と、前記結合部が前記表示装置に結合されている状態において、前記接続検出部による検出結果に基づいて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行う制御部と、を備える。

本発明の一態様としての演算装置システムは、演算装置と、前記演算装置に分離および結合可能である表示装置とを備えた演算システムであって、前記表示装置は、前記演算装置に結合する演算装置結合部と、前記演算装置結合部が前記演算装置に結合されているか否かを検出する第１の分離／結合検出部と、充電可能な第１の電池と、前記演算装置結合部が前記演算装置に結合されていない状態において、前記演算装置と無線通信を行う第１の無線通信部と、を有し、前記演算装置は、前記表示装置に結合する表示装置結合部と、前記表示装置結合部が前記表示装置に結合されているか否かを検出する第２の分離／結合検出部と、前記表示装置結合部が前記表示装置に結合されていない状態において、前記表示装置と無線通信を行う第２の無線通信部と、外部電源から電力を供給される外部電源接続部と、充電可能な第２の電池と、前記外部電源接続部に電力が供給されているか否かを検出する接続検出部と、前記表示装置結合部が前記表示装置に結合されている状態において、前記接続検出部による検出結果に基づいて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行う制御部と、を有する。

本発明の一態様としての電力制御方法は、充電可能な第１の電池を搭載した演算装置と、前記演算装置と分離および結合可能であり充電可能な第２の電池を搭載し分離状態において前記演算装置と無線通信を行う表示装置とが、分離状態および結合状態のいずれの状態にあるかを検出し、外部電源からの電力が前記演算装置に供給されているか否かを検出し、前記表示装置と前記演算装置とが前記結合状態にある場合、前記検出の結果に基づいて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行う、ことを特徴とする。

本発明により、互いに分離および結合可能な表示装置および演算装置に関し、それぞれの電池の電力管理を行うことができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる演算装置システムの構成を示すブロック図である。この演算装置システムは演算装置１１および表示装置３１を備える。演算装置１１と表示装置３１とは互いに分離および結合可能である。分離時、演算装置１１および表示装置３１はそれぞれ無線通信ＩＦ１７および無線通信ＩＦ３６を介して無線通信を行う。結合時、演算装置１１および表示装置３１は表示装置結合部２３および演算装置結合部４０を介して有線通信を行い、表示装置結合部２３および演算装置結合部４０を介して相手装置に電力を供給可能である。

演算装置１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、メモリ装置１３、グラフィックスプロセッサ（ＧＰＵ：Graphics Processing Unit）１４、記憶装置１５、外部入出力IF群１６、無線通信IF１７、充電可能な電池１８、外部電源入力部（外部電源接続部）１９、分離/結合検出部２０、電力モード検出部２１、電力使用検出/記録部２２、演算装置１１を表示装置３１に結合する表示装置結合部２３を備える。演算装置のシステムアーキテクチャは特に限定されるものではなく、パソコンに搭載されるシステムなどが利用できる。

表示装置３１は、プロセッサ３２、メモリ装置３３、ディスプレイコントローラー３４、外部入出力ＩＦ群３５、無線通信ＩＦ３６、充電可能な電池３７、分離/結合検出部３８、電力使用検出/記録部３９、演算装置１１を表示装置３１に結合する演算装置結合部４０、ディスプレイ４１、タッチパネル４２、スピーカー＆マイク４３を備える。タッチパネル、スピーカー＆マイクは外部入出力機器の一例である。

演算装置１１において、単純化のため1本のバスの例が示されているが、チップセットなどを用いて、要求速度の異なるバスを複数設けることも可能である。ディスプレイコントローラーはＧＰＵ１４に内蔵されている。なお、ＧＰＵ自体がチップセットに内蔵された場合も想定される。メモリ装置１３は、メインメモリとしてだけでなくビデオメモリとしても利用可能である。もちろん、メインメモリとは別にビデオメモリをＧＰＵ１４に接続してもよい。外部入出力ＩＦ群１６は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、Ｉ₂Ｓ（Inter-IC Sound）、Ｉ₂Ｃ（Inter Integrated Circuit）、ＲＳ２３２Ｃなど外部入出力機器を接続するためのものである。記憶装置１５は、代表例として磁気記録装置のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を挙げることができるが、コンパクトフラッシュ（登録商標）などの不揮発性半導体記憶装置でも構わない。さらに、外部記憶装置としてＤＶＤやＣＤやいわゆるマルチドライブと言われる光学ドライブも記憶装置１５に含まれてもよい。外部記憶装置を、外部入出力ＩＦ群１６に接続することも可能である。外部入出力機器としては、キーボード、タッチパッド、マイク、スピーカー、各種センサなどがある。

演算装置１１と表示装置３１との分離および結合は、演算装置１１における表示装置結合部２３と、表示装置３１における演算装置結合部４０との切断／結合によって決まる。演算装置１１と表示装置３１とが分離された状態を分離モード、結合された状態を結合モードと称する。演算装置１１と表示装置３１との分離および結合は、演算装置１１および表示装置３１のそれぞれ少なくとも画面情報ライン（有線通信路）と電力供給ラインの切断および結合を意味するものである。表示装置３１が、タッチパネル、スピーカー、マイクといったような入力部を有する場合は、入出力ラインも上記有線通信路に含まれる。演算装置１１と表示装置３１との分離および結合の検出は、分離／結合検出部２０および分離／結合検出部３８でなされるが、特許文献１に開示された方法など、既知の方法が利用可能である。

演算装置１１および表示装置３１のそれぞれには電池１８および電池３７が搭載される。演算装置１１において、電池１８および外部電源入力部１９に接続される外部電源は、演算装置１１に動作電力を供給する。電池１８は、外部電源入力部１９に接続される外部電源の電力、また表示装置３１の電池３７から供給される電力を用いて、充電可能である。また、演算装置１１は外部電源入力部１９に接続される外部電源からの電力、および電池１８の電力を、表示装置結合部２３を介して、表示装置３１に供給可能である。表示装置３１は、演算装置１１から供給される電力を用いて動作可能であり、また電池３７を充電可能である。また表示装置３１は、電池３７の電力を用いて動作可能である。電池１８および電池３７としては、演算装置１１および表示装置３１を駆動するための電力を供給可能であり、かつ充電可能な電池であれば特に限定されるものではない。最も代表的なものとしてリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池を挙げることができる。リチウムイオン電池に比較するとエネルギー密度が低いもののニッケル水素電池も利用可能である。

電力モード検出部２１は、外部電源入力部１９に外部電源（たとえばＡＣアダプタ）が接続されているか否かを表す電力モードを検出する。本実施形態では、外部電源が接続されている場合をＡＣモード、接続されていない場合をバッテリモードと称する。つまり、演算装置１１は大きく２つの電力モード、すなわちＡＣモードおよびバッテリモードを有し、各モードは、演算装置１１へ動作電力を供給する電力源が外部電源か電池かによって区別される。ＡＣモードでは外部電源から動作電力を供給し、バッテリモードでは電池１８から動作電力を供給する。電力モード検出部２１による電力モードの検出は、たとえば、外部電源からの信号や、外部電源入力部１９に設置された電気的あるいは機械的スイッチからの信号の電圧レベルの測定といった手法で行うことが可能である。

電力使用検出／記録部２２は、演算装置１１における電力の使用状況を逐次、電力使用履歴として記録する。表示装置３１における電力使用検出／記録部３９は、表示装置３１における電力の使用状況を逐次、電力使用履歴として記録する。すなわち、電力使用は、演算装置および表示装置の両方の電池について測定され記録されるものである。なお、記録先は半導体記憶装置でも磁気記録装置でも構わず、半導体記憶装置の場合には不揮発性タイプのものが望ましい。分離時における無線通信ＩＦ１７および無線通信ＩＦ３６や、結合時における表示装置結合部２３および演算装置結合部４０を介して、表示装置３１に記憶された電池の電力使用履歴を演算装置１１へ送信し、演算装置１１側でも表示装置３１の電力使用履歴を記憶することが望ましい。

図６は、測定および記録された電力使用の履歴のある１時刻分のデータ例を示す。

図６において、装置消費電流と装置入力電圧の積は、その時点での装置消費電力となる。対象となる装置の平均消費電力を算出する場合には、記録項目の時刻を参照して、平均化の対象とする時間を設定する。電力モード切換を考慮する場合には、経過時間(電力モード切換後)を参照すればよい。電池充放電電荷量(電力モード切換後)は、電力モード切換後の電池充放電電流の値を時間積分した値である。電池電圧は、過充電および過放電を防止するために測定される。電池温度は、温度異常を検出するという安全上の理由のため、および、充放電特性の温度補正を必要に応じて考慮するために測定される。電池容量、正確には電池電流容量は公称電池容量であり、この値は電池交換した際に電池パックが有する情報から、公称電池電圧とともに取得されればよい。公称電池電圧については、図６では省略している。残電池容量は、電池充放電電荷量および電池容量から算出できる。

演算装置１１におけるＧＰＵ１４および表示装置３１におけるディスプレイコントローラー３４からのビデオ信号の出力方式としては、出力先のディスプレイ４１の入力方式と合致する限り特に限定されない。代表的な方式としてアナログＲＧＢ、デジタルパラレル、ＬＶＤＳ（Low Voltage DifferentialSignaling）、ＴＭＤＳ（Transmission Minimized Differential Signaling）、ＨＤＭＩ（High Definition Multimedia Interface）を挙げることができる。

無線通信ＩＦ１７および無線通信ＩＦ３６は、たとえば無線ＬＡＮ、Bluetooth、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）、ＰＨＳ、携帯電話を挙げることができるが、特にこれらのものに限定されない。演算装置１１と表示装置３１とが分離されているとき、無線通信ＩＦ１７および無線通信ＩＦ３６間でデータ通信が行われ、結合されているときは、表示装置結合部２３および演算装置結合部４０を介して、演算装置１１および表示装置３１間でデータ通信が行われる。ディスプレイコントローラー３４は、無線通信ＩＦ３６または演算装置結合部４０からの画像情報を、プロセッサ３２を介してまたは直接に受け取り、受け取った画像情報に基づきビデオ信号を生成してディスプレイ４１に出力する。外部入出力ＩＦ群３５は、スピーカー＆マイク４３、タッチパネル４２からの入力信号を、プロセッサ３２を介してまたは直接に、無線通信ＩＦ３６または演算装置結合部４０に出力する。ここで図２に示すようにマルチプレクサ７２を表示装置に設ける構成も可能である。表示装置７１におけるマルチプレクサ７２は分離／結合検出部７３から分離モードまたは結合モードを表す信号が入力され、結合モードを表す信号が入力された場合は、演算装置結合部４０からのビデオ信号をディスプレイ４１に出力し、また、スピーカー＆マイク４３、タッチパネル４２からの入力信号を演算装置結合部４０に出力する。一方、マルチプレクサ７２は、分離モードを表す信号が入力された場合は、ディスプレイコントローラー３４からのビデオ信号をディスプレイ４１に出力し、また、スピーカー＆マイク４３、タッチパネル４２からの入力信号を外部入出力ＩＦ群３５に出力する。

表示装置３１に搭載されるディスプレイ４１は、演算装置１１からの画面情報を表示可能なものであれば特に限定されない。現在ノートパソコンに多く搭載されているものとして、透過型の液晶表示装置（ＬＣＤ）を挙げることができる。透過型ＬＣＤでも各種方式があるが特にこれらの方式に限定されない。ＬＣＤ以外でも有機ＥＬ、無機ＥＬといった自発光型の表示装置を用いてもよい。また、低消費電力化を実現する表示装置として反射型のものを用いてもよい。反射型表示装置として、反射型ＬＣＤでもよいし、電気泳動表示装置やＭＥＭＳ技術を利用した反射型表示装置も利用できる。さらには、これまで述べたような直視型表示装置だけではなく、投射型表示装置も利用可能である。演算装置の大きさや形状にも依存するが、ヘッドマウントタイプをはじめとするウエアラブル表示装置も用いることができる。

演算装置１１におけるＣＰＵ（制御部）１２は、演算装置１１および表示装置３１の電力管理を行う。具体的には、ＣＰＵ１２は、演算装置１１の電池１８および表示装置３１の電池３７の充放電を制御する。充放電の制御としては、表示装置３１の電池３７を優先的に充電（優先充電）、演算装置１１の電池１８を優先的に充電、演算装置１１の電池１８および表示装置３１の電池３７をバランスよく充電（バランス充電）すなわち電池３７、１８の一方を優先させることなく充電の3つの大括りな方法があり、各充放電方法をより細かく制御してもよい。バランス充電は、バッテリモードを想定した場合に表示装置３１と演算装置１１の各電池３７、１８の放電時間ができるだけ等しくなるよう、すなわち表示装置３１と演算装置１１の各駆動時間ができるだけ等しくなるように、表示装置３１と演算装置１１の電力使用履歴に基づき、各電池３７、１８の充放電を制御するものである。すなわち、電池１８の残量および電池３７の残量がバランス条件を満たすように電池３７、１８の充放電を制御するものである。優先充電およびバランス充電の詳細については後に詳しく述べる。

以下、図１の演算装置システムにおける電力管理について詳細に述べる。

図３は、表示装置３１と演算装置１１とを備えた演算装置システムの各種状態の遷移を表している。

分離モードかつバッテリモードの状態５１では、表示装置３１は電池３７から、演算装置１１は電池１８から供給される電力によってそれぞれ動作している。

分離モードかつバッテリモードの状態５１から、演算装置１１に外部電源、たとえばＡＣアダプタ６１を接続すると、分離モードかつＡＣモードの状態５２へ移行する。

分離モードかつバッテリモードの状態５１から、表示装置３１と演算装置１１とを結合させると、結合モードかつバッテリモードの状態５３となる。

状態５３において演算装置１１にACアダプタ６１を接続すると、または状態５２において表示装置３１と演算装置１１とを結合させると、結合モードかつACモードの状態５４となる。

このように分離可能な表示装置を有する演算装置システムでは、演算装置および表示装置の結合関係に関して２つのモード（分離モードおよび結合モード）、電力供給形態に関しても２つのモード（ＡＣモードおよびバッテリモード）があり、この結果、これらの組合せで４つの状態５１〜５４を取り得る。

ここで、２つの電池１８、３７がそれぞれ演算装置１１および表示装置３１に搭載されており、バッテリの充放電という電力管理が、演算装置システムの連続稼働時間の確保に極めて重要となる。たとえば、分離モードかつバッテリモードの状態５１で利用し続ける場合には、電池１８から給電される演算装置１１と、電池３７から給電される表示装置３１との稼働時間がほぼ等しくなることが通常は好ましい。そのためには、結合モード（状態５３、５４）における電池１８、３７の充放電を、たとえば電池１８、３７の残電池容量、ならびに、演算装置１１および表示装置３１の電力消費を考慮した上で、制御することが必要となる。特に、演算装置３１はその利用方法により電力消費量が大きく変動するために、ある一定期間の電力使用履歴を電力管理へ反映させることが望ましい。

一般的には、これらの電力管理をユーザーが意識することなく、表示装置を分離および結合させつつ、バッテリモードおよびACモードを互いに移行しつつ、演算装置システムを利用できることがシステムの高い使い勝手を実現する上で必須である。一方で、ユーザーの利用方法の違いによる電力管理への要求は様々であり、必要に応じてユーザーが電力管理の設定を手動で行えることも重要となる。

図４および図５は、本発明の実施形態に係わる電力管理の処理の流れの例を示すフローチャートである。図４は充放電制御を自動で行う場合、図５は充放電制御を手動で行う場合を示す。

図４において、まず表示装置３１と演算装置１１とが分離しているかそれとも結合しているかという分離／結合モードが検出される（Ｓ１１）。

分離モードが検出された場合には（Ｓ１１の分離モード）、表示装置３１および演算装置１１に搭載された電池３７、１８の各々の充放電を独立して制御すればよい（Ｓ１２）。なお、電力使用は常時測定されるとともにその結果が記録される。分離モードの場合は、電池３７と電池１８とは電気的にも独立しているため、仮に分離モードとACモードとを組み合わせる場合でも各電池を独立して通常どおりの充放電制御を行えばよい。例えば、分離モードかつＡＣモードにおける演算装置の充放電制御では、通常の２次電池の充電で考慮される電池電圧、充放電電荷量、電池温度などを検出しつつ、充電電流を制御すればよい。充電制御は、電池の種類により異なるが、パーソナルコンピュータ（PC: Personal Computer）で通常利用されるリチウムイオン電池の場合、通常は公称電池容量の80%〜85%程度までを定電流制御による急速充電を行い、その後は、電池の満充電電圧の定電圧制御によるフル充電が行われる。急速充電の際の電流量は、通常0.5C〜1Cで行う。1Cとは、1時間で放電終了となる電流値のことである。例えば、公称電池容量が図６の1,100mAhの場合は、1,100mAが1Cとなる。

一方、結合モードが検出された場合には（Ｓ１１の結合モード）、次のステップとして、電力モードが検出される（Ｓ１３）。ACモードが検出された場合には（Ｓ１３のＡＣモード）、表示装置３１の電池３７が優先的に充電される（Ｓ１４）。その理由は、演算装置１１がACモードで動作させる場合があるのに対して、表示装置３１はユーザーの使い勝手の向上の観点から基本的にバッテリモードで動作させられるためである。

バッテリモードが検出された場合は（Ｓ１３のバッテリモード）、前述したように、電池３７から給電される表示装置３１と、電池１８から給電される演算装置１１との稼働時間がほぼ等しくなることが通常は好ましい。そこで、表示装置３１と演算装置１１の電力使用履歴に基づき、バランス充電を行う（Ｓ１５）。

次に、図５において、分離／結合モードの検出の結果（Ｓ２１）、分離モードが検出された場合は（Ｓ２１の分離モード）、自動制御と同様に表示装置３１および演算装置１１に搭載された電池３７、１８の各々の充放電は独立に制御される（Ｓ２２）。

結合モードが検出された場合には（Ｓ２１の結合モード）、次に優先充電を行うか否かをユーザーが指定する（Ｓ２３）。ユーザーから入力された指定データが優先充電を行わないことを示す場合には（Ｓ２３のしない）、バランス充電を行う（Ｓ２４）。

一方、指定データが優先充電を行うことを示す場合は（Ｓ２３のする）、その対象を指定する指定データをユーザーが入力する（Ｓ２５）。

演算装置１１が指定された場合は（Ｓ２５の演算装置）、演算装置１１の電池１８を優先的に充電し（Ｓ２６）、表示装置３１が指定された場合は（Ｓ２５の表示装置）、表示装置３１の電池３７を優先的に充電する（Ｓ２７）。この際、一方を100%優先して充電してもよいし（電池の容量が規定値になるまで優先的に充電）、その優先度の程度を手動でユーザーが変えてもよい。

以下、具体例を用いて、図４に示した充放電制御を自動で行う場合の処理フローをさらに説明する。

表示装置には、１２．１インチXGAのTFTカラーLCD、電磁誘導式タッチパネル、IEEE８０２．１１ｇの無線LAN回路、ビデオ処理回路、LCD制御回路、電源回路、および１０Ｗｈのリチウムイオン電池が搭載されているとする。

演算装置には、動作周波数１．５GHｚの中央演算装置（CPU）、５１２MBのメインメモリ、動作周波数４００ＭＨｚのビデオ演算装置（ＧＰＵ）、８０GBのハードディスクドライブ（HDD）、ＤＶＤマルチドライブ、キーボード、タッチパッド、スピーカー、IEEE８０２．１１ｇの無線LAN回路、４０Ｗｈのリチウムイオン電池が搭載されているとする。

最初、表示装置と演算装置とが分離され、分離モードが検出されたとする（Ｓ１１の分離モード）。分離／結合モードの検出は、表示装置および演算装置間を結合するコネクタに取付けた電気的スイッチの状態を判定することで行う。表示装置と演算装置とが分離されている場合、ユーザーは表示装置だけを手に持って使用することが可能となる。画面情報は、演算装置から表示装置へ無線ＬＡＮ経由にて送出される。電磁誘導式のタッチパネルの制御信号や、データ信号も無線ＬＡＮ経由で表示装置と演算装置との間で送受信される。表示装置はその内部のリチウムイオン電池から、演算装置はその内部のリチウムイオン電池から給電される。

次に、表示装置と演算装置とが結合されて、結合モードが検出されたとする（Ｓ１１の結合モード）。結合モードでは通常のオールインワンタイプのノートパソコンとしての利用が可能となる。画面情報は演算装置から有線にて表示装置へ送出される。電磁誘導式のタッチパネルの制御信号や、データ信号も有線で表示装置と演算装置との間で送受信される。また、表示装置の電力線と演算装置の電力線とが接続されている。

結合モードが検出されると、次に演算装置におけるＡＣアダプタコネクタ（外部電源入力部）が有する電気的スイッチの状態を判定することで、ＡＣアダプタの接続有無、すなわち電力モードを検出する（Ｓ１３）。

電力モードとしてＡＣモードが検出されると（Ｓ１３のＡＣモード）、ＡＣアダプタから表示装置および演算装置を動作させるための給電が行われるとともに、表示装置に搭載された電池の充電が優先的に行われる（Ｓ１４）。すなわち、演算装置の電池に対しては充電を行わずに、表示装置の電池を急速充電し、少なくとも公称電池容量の８０％以上の充電が完了した後に、演算装置の電池に対して急速充電を行う。

電力モードとしてバッテリモードが検出されると（Ｓ１３のバッテリモード）、分離モード時に記録された表示装置および演算装置の電力使用履歴に基づき、次の分離モードでの両方の装置の稼働時間がほぼ等しくなるように、バランス充放電を行う（Ｓ１５）。たとえば、表示装置の電池の充電が必要な場合には、演算装置の電池から表示装置の電池に対して充電が行われるとともに、演算装置の電池は、演算装置および表示装置の動作のために両方の装置に給電する。逆に、演算装置の電池の充電が必要な場合には、表示装置の電池から演算装置の電池に対して充電が行われるとともに、表示装置の電池は、表示装置および演算装置の動作のために両方の装置に給電する。

以下、バランス充電および優先充電の詳細について説明する。

まず、PCで通常利用されるリチウムイオン電池について、バランス充電の方法を述べる。バランス充電は前述したように表示装置および演算装置の電池をバランス条件を満たすように充放電することを意味し、バランス条件の内容は例えば記憶装置１５に記憶されている。ＣＰＵ１２は記憶装置１５に記憶されたバランス条件を満たすように表示装置および演算装置の電池を充放電する。以下バランス充電の方法の詳細例を示す。

図６のような電力使用測定結果を記録した電力使用履歴から、表示装置と演算装置の各々の平均消費電力が算出される。その和は、システム全体の平均消費電力である。平均化する対象時間は、ユーザーが手動で設定してもよいし、予め自動設定、例えば30分間などとしておいてもよい。一方、表示装置と演算装置の各々の電池について、その残電池容量が図６から求まる。残電池容量と公称電圧の積が、残電力容量となる。表示装置と演算装置の残電力容量の和が、表示装置と演算装置が結合した際に、システム全体の残電力容量となる。

ここで、バッテリモード時におけるバランス充電のターゲットは、表示装置の電池については、システム全体の残電力容量×(表示装置の平均消費電力÷システム全体の平均消費電力)で求まる電力容量となる。このターゲット電力容量を公称電圧で割った値がターゲットとする残電池容量となる。演算装置の電池についても同様にターゲットとする残電池容量が算出される。その時点での残電池容量との比較から充電あるいは放電される。充電は、前述の基準にしたがって、定電流制御による急速充電あるいは定電圧制御によるフル充電が行われる。表示装置と演算装置が結合し、かつシステムを稼働させる場合、ターゲット残電池容量に対してその時点での残電池容量が大きい電池からシステム全体、すなわち、表示装置と演算装置の両方で利用される電力が供給されるとともに、もう一方の電池に対して充電が行われる。ターゲット残電池容量に到達した後は、各装置が搭載している電池からそれぞれ電力供給を受ける。

また、ACモード時におけるバランス充電のターゲットは、表示装置と演算装置の各電池の残電力容量が、各装置の平均消費電力の比となることである。もちろん、一方が満充電となった場合は、もう一方を満充電とすべく充電する。ただし、システム全体の消費電力と両方の電池を急速充電できる電力の総和を供給可能な外部電源を接続する限りにおいては、表示装置と演算装置の各電池ともに急速充電すればよい。

本発明の実施形態において優先充電は、表示装置あるいは演算装置の電池のどちらかを優先的に充電するものであり、一方の電池に対して前述の急速充電を行い、もう一方の電池には充電を行わない。ACモード時は、リチウムイオン電池の場合、優先充電した電池が前述の定電圧制御に移行した後に、もう一方の電池に対して急速充電を行う。もちろん、システム全体の消費電力と両方の電池を急速充電できる電力の総和を供給可能な外部電源を接続する限りにおいては、表示装置と演算装置の各電池ともに急速充電すればよい。バッテリモード時は、システム全体の消費電力を、優先充電の対象でない電池が供給するとともに、優先充電の対象となる電池に対して充電を行う。

以上のように、本発明の実施形態によれば、互いに分離および結合可能な表示装置および演算装置に関し、それぞれの電池の電力管理を有効に行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係わる演算装置システムの構成を示すブロック図。本発明の実施形態に係わる演算装置システムの他の構成を示すブロック図。本発明の実施形態に係わる演算装置システムのおける代表的なモードを説明する図。本発明の実施形態における電力管理の例を説明するフローチャート。本発明の実施形態における電力管理の他の例を説明するフローチャート。電力使用履歴の一例を示す図。

符号の説明

１１：演算装置
１２：ＣＰＵ
１３、３３：メモリ装置
１４：グラフィックスプロセッサ
１５：記憶装置
１６、３５：外部入出力ＩＦ群
１７、３６：無線通信ＩＦ
１８：演算装置に搭載された電池
１９：外部電源入力部
２０、３８、７３：分離／結合検出部
２１：電力モード検出部
２２、３９：電力使用検出／記録部
２３：表示装置結合部
３１、７１：表示装置
３２：プロセッサ
３４：ディスプレイコントローラー
３７：表示装置に搭載された電池
３１：表示装置
４０：演算装置結合部
４１：ディスプレイ
４２：タッチパネル
４３：スピーカー＆マイク
６１：ACアダプタ
５１：バッテリモードかつ分離モードの状態
５２：ACモードかつ分離モードの状態
５３：バッテリモードかつ結合モードの状態
５４：ACモードかつ結合モードの状態
７２：マルチプレクサ

Claims

充電可能な第１の電池を有する表示装置に分離および結合可能に結合する結合部と、
前記結合部が前記表示装置に結合されているか否かを検出する分離／結合検出部と、
前記結合部が前記表示装置に結合されていない状態において、前記表示装置と無線通信を行う無線通信部と、
外部電源から電力を供給される外部電源接続部と、
充電可能な第２の電池と、
前記外部電源接続部に電力が供給されているか否かを検出する接続検出部と、
前記結合部が前記表示装置に結合されている状態において、前記接続検出部による検出結果に基づいて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行う制御部と、
を備えた演算装置。
電力の使用履歴を記録する電力使用記録部をさらに備え、
前記制御部は、前記表示装置から前記表示装置における電力の使用履歴を表す情報を取得し、前記電力使用記録部によって記録された電力の使用履歴と、取得した前記表示装置における電力の使用履歴とを用いて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の演算装置。
前記制御部は、前記第１の電池および前記第２の電池をバランス条件を満たすように充放電制御することを特徴とする請求項２に記載の演算装置。
前記制御部は、前記外部電源接続部に電力が供給されていない場合、前記外部電源の電力を用いて、前記第１の電池の残電池容量と前記第２の電池の残電池容量との比が、前記表示装置の平均消費電力と自装置の平均消費電力との比に一致するように前記第１の電池および前記第２の電池を充電することを特徴とする請求項３に記載の演算装置。
前記制御部は、前記外部電源接続部に前記外部電源が接続されていない場合、前記第１の電池の残電池容量と、前記第２の電池の残電池容量と、前記表示装置の平均消費電力と、自装置の平均消費電力とから、前記第１および第２の電池に残すべき電池容量をそれぞれターゲット残電池容量として計算し、現在の残電池容量が前記ターゲット残電池容量を上回っている電池の電力を用いて他方の電池を充電することを特徴とする請求項４に記載の演算装置。
前記制御部は、前記第１および第２の電池のいずれか一方が前記ターゲット残電池容量に達した場合は充電を停止することを特徴とする請求項５に記載の演算装置。
前記制御部は、前記第１の電池および前記第２の電池のうちいずれか一方を優先的に充電することを特徴とする請求項１に記載の演算装置。
前記制御部は、前記外部電源接続部に電力が供給されている場合、前記外部電源の電力を用いて、前記第１の電池および前記第２の電池のうちいずれか一方を優先的に充電することを特徴とする請求項７に記載の演算装置。
前記制御部は、前記外部電源接続部に電力が供給されていない場合、非優先扱いの電池の電力を用いて、優先扱いの電池を充電することを特徴とする請求項７に記載の演算装置。
前記第１の電池を優先的に充電する第１の優先充電、前記第２の電池を優先的に充電する優先充電、および前記第１および第２の電池をバランス条件を満たすように充電するバランス充電、のいずれかの充電方式を指示する指示データを入力する入力部をさらに備え、
前記制御部は、前記接続検出部による検出結果と、前記入力部に入力された指示データとに基づいて、前記第１および第２の電池の充放電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の演算装置。
演算装置と、前記演算装置に分離および結合可能である表示装置とを備えた演算システムであって、
前記表示装置は、
前記演算装置に結合する演算装置結合部と、
前記演算装置結合部が前記演算装置に結合されているか否かを検出する第１の分離／結合検出部と、
充電可能な第１の電池と、
前記演算装置結合部が前記演算装置に結合されていない状態において、前記演算装置と無線通信を行う第１の無線通信部と、を有し、
前記演算装置は、
前記表示装置に結合する表示装置結合部と、
前記表示装置結合部が前記表示装置に結合されているか否かを検出する第２の分離／結合検出部と、
前記表示装置結合部が前記表示装置に結合されていない状態において、前記表示装置と無線通信を行う第２の無線通信部と、
外部電源から電力を供給される外部電源接続部と、
充電可能な第２の電池と、
前記外部電源接続部に電力が供給されているか否かを検出する接続検出部と、
前記表示装置結合部が前記表示装置に結合されている状態において、前記接続検出部による検出結果に基づいて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行う制御部と、を有する、
演算装置システム。
充電可能な第１の電池を搭載した演算装置と、前記演算装置と分離および結合可能であり充電可能な第２の電池を搭載し分離状態において前記演算装置と無線通信を行う表示装置とが、分離状態および結合状態のいずれの状態にあるかを検出し、
外部電源からの電力が前記演算装置に供給されているか否かを検出し、
前記表示装置と前記演算装置とが前記結合状態にある場合、前記検出の結果に基づいて、前記第１の電池および前記第２の電池の充放電制御を行う、電力制御方法。