JP4343007B2

JP4343007B2 - 情報処理装置

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Publication number: JP4343007B2
Application number: JP2004109173A
Authority: JP
Inventors: 健渡壁; 尚之相沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: JP2005293364A; US20050217290A1; US7628024B2

Description

この発明は、冷却ファンを有する例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に係り、特に、温度上昇時の冷却性能の追従性と非連続音の低減とを両立させたファン制御を可能とした情報処理装置に関する。

パーソナルコンピュータなどの情報処理装置では、筐体内の熱を外部に放出したり、発熱体に向けて送風するための冷却ファンを搭載する場合も多い。そして、この種の情報処理装置では、冷却ファンの速度を段階的に制御するのが一般的となっている。

ところで、従来、この冷却ファンの段階的な速度設定は、温度が上がる場合と下がる場合とで同じ要領で行われていた。つまり、例えば３段階制御といった場合、冷却ファンの加速および減速の双方を３段階で行うことを意味する。そのため、負荷によっては、加速および減速を繰り返し易い状況が生まれ、騒音が目立つ非連続音が多発する。

このようなことから、例えば温度低下に伴い冷却ファンを低速にする場合には、最後に速度変更を行ってから一定時間以上経過している場合にのみ該減速を行う等、非連続音を低減するための手法が種々提案されるに至っている（例えば特許文献１等参照）。
特開平１１−２７２３６５号公報

しかしながら、冷却ファンに求められる温度上昇時の冷却性能の追従性は、最優先に考慮されなければならない事項であるので、多段階制御を行う場合において各段階間に生じさせる速度差は、ある程度大きな値とならざるをえない。つまり、前述の特許文献１の手法を採用した場合でも、冷却ファンを減速する場合、その減速前と減速後との速度差も大きくなるので（急激な変化となるので）、一定時間以上の時間間隔を保ちながら該減速を行っても、非連続音の低減は実質的には図られない。

この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、温度上昇時の冷却性能の追従性と非連続音の低減とを両立させたファン制御を可能とした情報処理装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、この発明の情報処理装置は、冷却ファンと、温度取得手段と、前記温度取得手段により取得される温度が第１の温度を越えており、かつ、前記冷却ファンの速度が第１の速度を下回っている場合、前記冷却ファンの速度を前記第１の速度に設定する第１の制御手段と、前記温度取得手段により取得される温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度を越えており、かつ、前記冷却ファンの速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度を下回っている場合、前記冷却ファンの速度を前記第２の速度に設定する第２の制御手段と、前記第１の速度と前記第２の速度との間に１以上の段階が介在するように最低速度から前記第２の速度までの間に複数の段階を定義し、前記温度取得手段により取得される温度が前記第１の温度よりも低い第３の温度を下回っている場合、前記冷却ファンの速度が現在の速度に設定されてからの経過時間が所定の時間を越える毎に、前記冷却ファンの速度を直下の段階の速度に設定する第３の制御手段とを具備することを特徴とする。

この発明によれば、温度上昇時の冷却性能の追従性と非連続音の低減とを両立させたファン制御を可能とした情報処理装置を提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。

図１は、この発明の実施形態に係る情報処理装置１００のファン制御に関する概略構成を示す図である。この情報処理装置１００は、例えばデスクトップタイプのパーソナルコンピュータ等であり、図示のように、筐体内の温度が所定の基準を越えて上昇するのを抑えるために、ファン制御装置１、冷却ファン２、温度センサ３および時計モジュール４を具備している。

ファン制御装置１は、温度センサ３から取得する温度データと時計モジュール４から取得する時刻データとに基づき、冷却ファン２の速度を制御するものであり、加減速制御部１１、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１２およびメモリ部１３を備えている。なお、ここでは、温度センサ３から温度データを取得する例を示すが、この温度データの取得方法については、これに限られず、いずれの方法も適用可能である。また、同様に、ここでは、時計モジュール４から時刻データを取得する例を示すが、この時刻データの取得方法については、これに限られず、いずれの方法も適用可能である。つまり、これらの事項は、この実施形態で説明される本発明の本質とは関係しない。また、以下では、温度センサ３からの温度データで示される温度を温度Ｔ、時計モジュール４からの時刻データで示される時刻を時刻ｔと称することがある。

加減速制御部１１は、第１加速部１１１、第２加速部１１２および減速部１１３を有しており、これらは冷却ファン２の制御を各々実行するが、結果的に、システムとして統一された冷却ファン２の制御が実現される。これらの動作原理については後述する。

ＤＡＣ１２は、冷却ファン２の速度を電圧制御するための回路であり、加減速制御部１１からの指示に基づき、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）制御により冷却ファン２の速度を設定する。なお、冷却ファン２の速度を設定できるものであれば、これに限られず、どのような手法・構成によっても構わない。

メモリ部１３は、例えばフラッシュメモリ等の書き換え可能な記憶媒体であり、ファン速度群１３１、しきい値群１３２、設定値群１３３およびステータス情報群１３４の各種情報を保持する。ファン速度群１３１は、冷却ファン２の速度を段階的に制御するための各段階でのファン速度の集合体である。ここでは、冷却ファン２の速度を８段階で制御するものと想定し、８つのファン速度（Ｒ１〜Ｒ８）が定義されている。図中、Ｒ１は最低速度、Ｒ８は最高速度であり、Ｒ１からＲ８に向かって高速となるものとする。

しきい値群１３２は、第１加速部１１１、第２加速部１１２および減速部１１３が温度Ｔとの比較に用いる各々のしきい値の集合体である。図中、加速しきい値Ｔ１は第１加速部１１１用、加速しきい値Ｔ２は第２加速部１１２用、減速しきい値Ｔ３は減速部１１３用のしきい値であり、これらはＴ３＜Ｔ１＜Ｔ２の関係にある。

設定値群１３３は、第１加速部１１１、第２加速部１１２および減速部１１３が冷却ファン２を制御する際の指標とする値の集合体である。図中、ファン速度Ｒｈは、第１加速部１１１が冷却ファン２を加速させる場合の目標とするファン速度であり、ファン速度値Ｒｆは、第２加速部１１２が冷却ファン２を加速させる場合の目標とするファン速度である。また、ヒステリシス時間Ｈｔは、第３減速部１１３が冷却ファン２を一定の間隔を保ちながら段階的に減速させるための時間間隔である。なお、ファン速度Ｒｈおよびファン速度Ｒｆには、ファン速度群１３１中のファン速度Ｒ１〜Ｒ８のいずれかを示す識別子がそれぞれ保持され、ここでは、ファン速度Ｒｈとしてファン速度Ｒ５、ファン速度Ｒｆとしてファン速度Ｒ８を示す識別子がそれぞれ保持されているものとする。

ステータス情報群１３４は、第１加速部１１１、第２加速部１１２および減速部１１３による冷却ファン２の制御状況を把握するための情報の集合体である。図中、現在ファン速度Ｒｃは、冷却ファン２の現在の速度（Ｒ１〜Ｒ８のいずれか）、ファン速度設定時刻Ｓｔは、冷却ファン２が現在の速度に設定された時刻をそれぞれ保持する。

次に、図２を併せて参照しながら、以上のような構成をもつファン制御装置１の動作原理について説明する。図中、縦軸はファン速度、横軸は温度を表している。

いま、温度センサ３からの温度データで示される温度Ｔが上昇し（図２の（１））、加速しきい値Ｔ１を越えたとする（図２の（２））。この時、第１加速部１１１は、現在ファン速度Ｒｃがファン速度Ｒｈよりも低速かどうかを調べる。もし、低速であれば、ＤＡＣ１２を介して冷却ファン２の速度を即時的にファン速度Ｒｈまで加速し、このファン速度Ｒｈを現在ファン速度Ｒｃとして記録すると共に、時計モジュール４から取得する時刻データで示される時刻ｔをファン速度設定時刻Ｓｔとして記録する。

また、この冷却ファン２の加速に関わらず、温度Ｔがさらに上昇を続け、加速しきい値Ｔ２を越えたとする（図２の（３））。この時、第２加速部１１２は、現在ファン速度Ｒｃがファン速度Ｒｆよりも低速かどうかを調べる。もし、低速であれば、ＤＡＣ１２を介して冷却ファン２の速度を即時的にファン速度Ｒｆまで加速し、このファン速度Ｒｆを現在ファン速度Ｒｃとして記録すると共に、時刻ｔをファン速度設定時刻Ｓｔとして記録する。つまり、この第１加速部１１１および第２加速部１１２の制御により、冷却ファン２は、Ｒ１→Ｒ５→Ｒ８の３段階の加速制御が施されることになる。

その後、温度Ｔが下降し始めると（図２の（４））、加速しきい値Ｔ２、加速しきい値Ｔ１の順で下回ることになるが、冷却ファン２の速度は、ファン速度Ｒｆ（ファン速度Ｒ８）に維持され続ける。なお、温度Ｔが加速しきい値Ｔ１を越えて上昇した後、加速しきい値２には及ばずに下降した場合には、冷却ファン２の速度は、ファン速度Ｒｈ（ファン速度Ｒ５）に維持され続ける。そして、温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回ると、減速部１１３は、ファン速度設定時刻Ｓｔからの経過時刻、つまり時刻ｔとの間の時間的な差分がヒステリシス時間Ｈｔを越えているかどうかを調べる。そして、越えていれば、減速部１１３は、現在ファン速度Ｒｃよりも１段階低いファン速度値をファン速度群１３１から取得し、ＤＡＣ１２を介して冷却ファン２の速度をそのファン速度まで加速する。また、これと同時に、減速部１１３は、このファン速度を現在ファン速度Ｒｃとして記録すると共に、時刻ｔをファン速度設定時刻Ｓｔとして記録する。ここでは、まず、Ｒ８→Ｒ７の減速が実施されることになる。

また、そのうち、ファン速度設定時刻Ｓｔからの経過時刻がヒステリシス時間Ｈｔを越えることになるので、同様の手順で、減速部１１３は、今度は、Ｒ７→Ｒ６の減速を実施する。つまり、この減速部１１３の制御により、冷却ファン２は、図３に示すように、Ｒ８→Ｒ７→Ｒ６→Ｒ５→Ｒ４→Ｒ３→Ｒ２→Ｒ１の８段階の減速制御がヒステリシス時間Ｈｔの間隔を保ちながら施されることになる。

このように、各々が前述のごとく冷却ファン２を制御する第１加速部１１１、第２加速部１１２および減速部１１３を有する加減速制御部１１によって、このファン制御装置１は、温度上昇時の冷却性能の追従性と非連続音の低減とを両立させた冷却ファン２の制御が実現される。

なお、図２中のＡゾーンでは、８段階の減速が行われるため、冷却ファン２の速度はファン速度Ｒ１〜Ｒ８の全てが設定される可能性があるが、同様に、Ｂゾーンもファン速度Ｒ１〜Ｒ８の全てが設定される可能性がある。これは、Ａゾーンであるファン速度まで減速した後、温度Ｔが再び減速しきい値Ｔ３を越えることがあるからである。一方、Ｃゾーンでは、冷却ファン２の速度はファン速度Ｒ５〜Ｒ８の範囲で設定される。ファン速度Ｒ５，Ｒ８は説明するまでもないが、ファン速度Ｒ６，Ｒ７については、Ａゾーンでその速度まで減速された後、温度Ｔが再び加速しきい値Ｔ１を越えた場合が該当する。

図４乃至図７は、この実施形態の情報処理装置１００のファン制御に関する動作手順を示すフローチャートである。

図４は、情報処理装置１００が実行するファン制御の全体の流れを示すフローチャートであり、図示のように、情報処理装置１００が稼働している間、加減速制御部１１の第１加速部１１１による第１の加速処理（ステップＡ１）、第２加速部１１２による第２の加速処理（ステップＡ２）および減速部１１３による減速処理（ステップＡ３）が順次に繰り返し実行される。

図５は、加減速制御部１１の第１加速部１１１による第１の加速処理の詳細な流れを示すフローチャートである。

第１加速部１１１は、まず、温度Ｔが加速しきい値Ｔ１を越えていないかどうかを調べ（ステップＢ１）、越えていれば（ステップＢ１のＹＥＳ）、続いて、現在ファン速度Ｒｃがファン速度Ｒｈよりも低速かどうかを調べる（ステップＢ２）。もし、低速であれば（ステップＢ２のＹＥＳ）、第１加速部１１１は、冷却ファン２の速度を即時的にファン速度Ｒｈに設定し（ステップＢ３）、現在ファン速度Ｒｃをファン速度Ｒｈ、ファン速度設定時刻Ｓｔを時刻ｔにそれぞれ更新する（ステップＢ４，Ｂ５）。

第１加速部１１１は、ステップＢ２での判定によって、現在ファン速度Ｒｃがファン速度Ｒｈよりも低速である場合のみ、冷却ファン２の速度をファン速度Ｒｈに設定する動作を行うので、第２加速部１１２による冷却ファン２の制御と競合することがない。

図６は、加減速制御部１１の第１加速部１１２による第２の加速処理の詳細な流れを示すフローチャートである。

第２加速部１１２は、まず、温度Ｔが加速しきい値Ｔ２を越えていないかどうかを調べ（ステップＣ１）、越えていれば（ステップＣ１のＹＥＳ）、続いて、現在ファン速度Ｒｃがファン速度Ｒｆよりも低速かどうかを調べる（ステップＣ２）。もし、低速であれば（ステップＣ２のＹＥＳ）、第２加速部１１２は、冷却ファン２の速度を即時的にファン速度Ｒｆに設定し（ステップＣ３）、現在ファン速度Ｒｃをファン速度Ｒｆ、ファン速度設定時刻Ｓｔを時刻ｔにそれぞれ更新する（ステップＣ４，Ｃ５）。

以上のように、第１加速部１１１および第２加速部１１２は、即時的な加速制御を行うので、温度上昇時の冷却性能の追従性は確保される。

図７は、加減速制御部１１の減速部１１３による減速処理の詳細な流れを示すフローチャートである。

減速部１１３は、まず、温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回っていないかどうかを調べる（ステップＤ１）。ここで、下回っていれば（ステップＤ１のＹＥＳ）、今度は、減速部１１３は、ファン速度設定時刻Ｓｔからヒステリシス時間Ｈｔを越える時間が経過しているかどうかを調べ（ステップＤ２）、経過していれば（ステップＤ２のＹＥＳ）、現在ファン速度Ｒｃが最低速度のファン速度Ｒ１かどうかを調べる（ステップＤ３）。このステップＤ２の判定を介在させることにより、非連続音の低減が実現される。

もし、ファン速度Ｒ１でなければ（ステップＤ３のＮＯ）、減速部１１３は、冷却ファン２の速度を１段階減速させ（ステップＤ４）、現在ファン速度Ｒｃを１段階減速後のファン速度（Ｒｃ−１）、ファン速度設定時刻Ｓｔを時刻ｔにそれぞれ更新する（ステップＤ５，Ｄ６）。

以上のように、減速部１１３は、ヒステリシス時間Ｈｔの間隔を保ちながら減速を行うので、温度上昇時の冷却性能の追従性と共に、非連続音の低減が確保される。

ところで、この例では、温度Ｔが加速しきい値Ｔ１を上回って冷却ファン２がファン速度Ｒｈに加速された後、この加速により温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回った場合、または、さらに温度Ｔが加速しきい値Ｔ２を上回って冷却ファン２がファン速度Ｒｈに加速された後、この加速により温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回った場合、前者は、第１加速部１１１がファン速度設定時刻Ｓｔを記録してからの経過時間、後者は、第２加速部１１２がファン速度設定時刻Ｓｔを記録してからの経過時間がヒステリシス時間Ｈｔを越えていれば、冷却ファン２の減速はその時点で開始されることになる。次に、この冷却ファン２の減速の開始タイミングを、温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回った後、そこからの経過時間がヒステリシス時間Ｈｔを越えた時点とする例を説明する。

このために、ファン制御装置１のメモリ部１３は、図８に示すように、ステータス情報群１３４の１つとしてさらにファン速度設定フラグＦｇを保持する。そして、第１加速部１１１および第２加速部１１２は、現在ファン速度Ｒｃをファン速度Ｒｈまたはファン速度Ｒｆに設定するにあたり、図６のステップＣ５または図７のステップＤ６で、その時の時刻ｔをファン速度設定時刻Ｓｔに設定することに加えて、このファン速度設定フラグＦｇをオンにする。一方、減速部１１３は、このファン速度設定フラグＦｇを使って、図９に示すような流れで動作する。

まず、減速部１１３は、温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回っていないかどうかを調べる（ステップＥ１）。ここで、下回っていれば（ステップＥ１のＹＥＳ）、次に、減速部１１３は、ファン速度設定フラグＦｇがオンかどうかを調べる（ステップＥ２）。もし、オンであれば（ステップＥ２のＹＥＳ）、減速部１１３は、ファン速度設定時刻Ｓｔを時刻ｔに更新し（ステップＥ３）、このファン速度設定フラグＦｇをオフにしておく（ステップＥ４）。つまり、このファン速度設定フラグＦｇにより、温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回ったまさにその時を認識することができる。

一方、ファン速度設定フラグＦｇがオフであれば（ステップＥ２のＮＯ）、減速部１１３は、ファン速度設定時刻Ｓｔからヒステリシス時間Ｈｔを越える時間が経過しているかどうかを調べ（ステップＥ５）、経過していれば（ステップＥ５のＹＥＳ）、続いて、現在ファン速度Ｒｃが最低速度のファン速度Ｒ１かどうかを調べる（ステップＥ６）。

もし、ファン速度Ｒ１でなければ（ステップＥ６のＮＯ）、減速部１１３は、冷却ファン２の速度を１段階減速させ（ステップＥ７）、現在ファン速度Ｒｃを１段階減速後のファン速度（Ｒｃ−１）、ファン速度設定時刻Ｓｔを時刻ｔにそれぞれ更新する（ステップＥ８，Ｅ９）。

なお、ここでは、温度Ｔが減速しきい値Ｔ３を下回った後、そこからの経過時間がヒステリシス時間Ｈｔを越えた時点を、冷却ファン２の減速の開始タイミングとするため、ファン速度設定フラグＦｇを新設する例を示したが、所期の目的を達成できれば、どのような構成および原理を採用しても構わない。

つまり、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

この発明の実施形態に係る情報処理装置のファン制御に関する概略構成を示す図同実施形態の情報処理装置が備えるファン制御装置の動作原理を説明するための第１のグラフ同実施形態の情報処理装置が備えるファン制御装置の動作原理を説明するための第２のグラフ同実施形態の情報処理装置が実行するファン制御の全体の流れを示すフローチャート同実施形態の情報処理装置が実行する第１の加速処理の詳細な流れを示すフローチャート同実施形態の情報処理装置が実行する第２の加速処理の詳細な流れを示すフローチャート同実施形態の情報処理装置が実行する減速処理の詳細な流れを示すフローチャート同実施形態の情報処理装置のファン制御（変形例）に関する概略構成を示す図同実施形態の情報処理装置が実行する減速処理（変形例）の詳細な流れを示すフローチャート

符号の説明

１…ファン制御装置、２…冷却ファン、３…温度センサ、４…時計モジュール、１１…加減速制御部、１２…デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）、１３…メモリ部。

Claims

冷却ファンと、
温度取得手段と、
前記温度取得手段により取得される温度が第１の温度を越えており、かつ、前記冷却ファンの速度が第１の速度を下回っている場合、前記冷却ファンの速度を前記第１の速度に設定する第１の制御手段と、
前記温度取得手段により取得される温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度を越えており、かつ、前記冷却ファンの速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度を下回っている場合、前記冷却ファンの速度を前記第２の速度に設定する第２の制御手段と、
前記第１の速度と前記第２の速度との間に１以上の段階が介在するように最低速度から前記第２の速度までの間に複数の段階を定義し、前記温度取得手段により取得される温度が前記第１の温度よりも低い第３の温度を下回っている場合、前記冷却ファンの速度が現在の速度に設定されてからの経過時間が所定の時間を越える毎に、前記冷却ファンの速度を直下の段階の速度に設定する第３の制御手段と
を具備することを特徴とする情報処理装置。
前記第３の制御手段は、前記温度取得手段により取得される温度が前記第３の温度を下回った時点からの経過時間が前記所定の時間を越えた場合に、前記冷却ファンの減速を開始することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。